اندازه لوله در آب شیرین کن

اندازه لوله در آب شیرین کن باید گونه‌ای انتخاب شود که افت فشار جریان در لوله‌ها، زانویی‌ها و سایر اتصالات از حد مجاز بیشتر نباشد. فشار برگشتی بیش از حد جریان محصول باعث برگشت جریان محصول به طرف خوراک غشا و از هم باز شدن لایه های غشا در نوع مارپیچی می‌گردد. در جدول زیر اندازه اندازه لوله در آب شیرین کن ها بر اساس سرعت آن نشان داده شده است.

سرعت در لوله مطابق رابطه  V=Q/0.41*ID2  محاسبه می‌شود.  در این رابطه:

• V: سرعت آب برحسب ft/s
• Q: جریان بر حسب gal/min
• ID :قطر داخلی لوله برحسب اینچ

یکی از عوامل اصلی افت فشار در لوله‌ها سرعت جریان غیر متناسب با قطر لوله و نرخ جریان گذرا است. افت فشار در لوله‌های قطور کمتر خواهد بود، زیرا نیروی تنشی در دیواره لولـه پـایین است. بنابراین در این لوله‌ها سرعت آب زیاد است، بدون اینکه افت فشار زیاد باشد. در جدول  بالا رابطه بین جریان، قطر لوله و سرعت نشان داده شده است.

وسل‌هایی که به طور کامل از غشا پر نشده‌اند

المان‌های RO نوع مارپیچی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که پشت سر هم در محفظه داخل آلمان غشا به یکدیگر متصل شوند. بنابراین آب تولیدی فقط از یک‌طرف محفظه آلمان باید دریافت شود. در مواردی که غشا به تعداد کافی نباشد، برای خالی نماندن وسل، از نوع به خصوصی لوله اتصال دهنده ” المان توخالی یا پوج” استفاده می‌شود (شکل زیر) که آب تولیدی آلمان پایانی را به درب پوش پایانی محفله المان متصل و آن را از وسل خارج می‌کند.

طراحی اندازه لوله در آب شیرین کن

برای آگاهی از کیفیت آب تولیدی باید یک شیر نمونه‌گیر در مسیر  آب تولیدی خروجی از هر محفظه المان غشا نصب شود. همچنین استفاده از شیر یک‌طرفه در انتهای مسیر فرعی هر یک از ماژول‌ها توصیه می‌گردد، چراکه از احتمال برگشت آب به ماژول در زمان راه اندازی جلوگیری به عمل می‌آید و دوم این که اگر شیر نمونه‌گیر پیش از شیر یک‌طرفه باشد، امکان اختلاط آب تولیدی ماژول‌های مختلف در حین نمونه‌گیری از میان می‌رود.

تقلیل فشار زیاد

از اهداف افت فشار آب دور ریز RO‌، کنترل دقیق سرعت جریان در زمانی است که افت فشار به میزان Psid 800 (بسته به فشار سیستم RO) وجود داشته باشد. همیشه بهتر است که توسط یک شیر یا اریفیس (که بدون ایجاد سروصدای زیاد قادر به انجام این کار باشد)، فشار را کاهش داد تا از تلاطمی که در صورت استفاده از شیر تولید خواهد شد، جلوگیری شود.

شیرهای توپی معمولاً انتخاب خوبی برای این منظور نیستند زیرا این شیرها برای کنترل جریان طراحی نشده‌اند. در حقیقت به غیر از ساختار بسیار محکم شیر در طی زمان سرویس به سبب افت فشار زیاد، شیر تمایل به بستن دارد. اگر زمانی که سیستم RO در حال کار است، شیر بسته شود، می‌تواند برای پمپ فشارقوی خطرساز باشد و جریانی کمتر از مقدار موردنظر برای غشاها تأمین کند. شیرهای توپی سبب ایجاد تلاطم می‌شوند که به نوبه خود سبب ایجاد سروصدا و احتمال خطر برای لوله‌های پایین دستی می‌شود.

شیرهای سوزنی از جنس فولاد زنگ نزن برای تقلیل فشارهای زیاد کارایی خوبی داشته و مخصوص این کار طراحی شده‌اند. فولاد زنگ نزن باید از نوعی باشد که دارای غلظت کربن کمتری باشد و 316 L این خاصیت را دارد.

طراحی المان‌های هر ردیف

همزمان با گذر آب خوراک از میان غشا، آب نفوذی یا محصول خارج می‌شود و نرخ جریان باقیمانده کم می‌شود. غشاهای RO با آرایش مارپیچ با رشته توخالی به گونه‌ای طراحی می‌شوند که یک نرخ جریان عرضی مطلوب روی هر آلمان به وجود آید. این وضعیت باعث می‌گردد تا با ایجاد تلاطم کافی در جریان عرضی از گرفتگی و ترسیب روی سطح غشا جلوگیری به عمل آید و اختلاف فشار در دو سر سیستم به کمترین ممکن برسد. این اختلاف از نیروی رانش در انتهای سیستم ناشی می‌شود که جریان آب تولیدی را کاهش می‌دهد. همچنین اختلاف فشار بیش از حد، از نظر مکانیکی می‌تواند به غشا آسیب وارد کند. مزیت دیگر برای شرایط یادشده این است که نرخ جریان غلیظ در آلمان‌های انتهایی در حد مطلوب است.

برای طراحی یک آرایش به ویژه، باید دو نکته حداقل جریان تغلیظ شده و حداکثر بازدهی المان مشخص شود. اگر مقدار شورآبه بیش از مقادیر طراحی باشد، به ناچار یک مشکل نیست، اما پیامد آن احتیاج به پمپ و انرژی اضافی است. اگر از سامانه‌هایی که قادر به برگرداندن شورآبه به جریان آب خوراک باشند، استفاده نشود، مصرف آب خوراک، پساب تولیدی و مصرف مواد شیمیایی بیشتر خواهد بود.

آرایش ۱-۲ طرح معمول مورد استفاده در سیستم‌های RO با ۷۵ درصد بازده کل است. بازده هر مرحله برابر ۵۰ درصد و بازده کل ۷۵ درصد می‌گردد. آرایش ۱-۲ یعنی دو مرحله که ماژول‌های مرحله دوم نصف ماژول‌های مرحله اول باشد.

نرخ جریان محصول مطلوب

در یک سیستم اسمز معکوس چند پارامتر دمای آب، غلظت نمک و فشار غشا در حین گذر جریان آب خوراک از سیستم می‌توانند بر دبی آب تولیدی RO تأثیر گذار باشد.

برای سامانه‌های موجود RO، امکان افزایش جریان آب تولیدی نیست، مگر اینکه این افزایش در طراحی در نظر گرفته شده باشد. بنابراین، پیشنهاد می‌شود که دبی مورد نظر آب تولیدی در حدی طراحی شود که برای سیستم، خطری به وجود نیاید. برای این کار از تجهیزات کنترلی استفاده می‌شود تا از تولید بیش از حد آب تولیدی توسط سیستم RO جلوگیری شود. معمول‌ترین روش کنترل سیستم RO با توجه به مقدار آب تولیدی، این است که سیستم RO به صورت ابزار دقیق با سطح مخزن آب تولیدی مرتبط گردد. اگر سطح آب در تانک بالا رود، RO از سرویس خارج شود و اگر سطح آب در مخزن پایین باشد، RO در سرویس قرار بگیرد.

سیستم RO باید گونه‌ای طراحی شود که ظرفیت تولید آن بیش از مقدار آب تولیدی مورد نیاز باشد و در عین حال، این افزایش ظرفیت نباید بیش از ۵۰% کل مصرف باشد. اگر سیستم به صورت ابزار دقیق با مخزن ذخیره آب مربوط گردد و مخزن پر باشد در این صورت، سیستم برای مدت زمان محدودی از سرویس خارج خواهد شد. این کار می‌تواند سبب رشد بیولوژیکی در سیستم RO شود که نتیجه آن گرفتگی غشا و کاهش عمر آنها خواهد بود.

فشار رانش مطلوب غشا

فشار رانش غشا فشاری است که برای تولید آب تولیدی مورد نیاز است. تعیین فشار رانش مطلوب، بخشی از طراحی سیستم RO است که با توجه به نوع غشا و شرایط عملیاتی آن انتخاب می‌شود. هرچه فشار، افزایش یابد، جریان آب تولیدی بیشتر و دفع نمک بهتر است. با افزایش فشار، برق بیشتری مصرف شده، سرعت گرفتگی غشا افزایش یافته و سرانجام عمر غشا کاهش می‌یابد. در فشارهای بالاتر نیز ممکن است احتیاج به محفظه المان یا لوله‌های مخصوصی باشد.

غشای استات سلولز همواره در فشارهای زیر Psig 500-1000 کار می‌کند و در فشارهای بالاتر از Psig 500 فشردگی معمولاً سبب کاهش عمر غشا خواهد شد. در سامانه‌های بزرگ استات سلولز و پلی آمید در مواردی که هدف بازدهی بیشتر آب است فشار کاری Psig ۲۰۰ و در مواردی که هدف دفع نمک بیشتر است فشار کاری Pig ۴۰۰ است.

سامانه‌های بزرگ‌تر پلی سلوفان باردار با پلی‌امید برای افزایش بازدهی انرژی و کاهش سرعت گرفتگی در فشار Psig ۲۰۰ مورد بهر مبرداری قرار می‌گیرند؛ در نتیجه در این نوع سیستم‌های RO از محفظه‌های المان تحت فشار ارزان‌تری در مقایسه با سامانه‌های با فشار psi ۴۰۰ استفاده می‌شود.

برای محاسبه تقریبی دبی آب تولیدی باید نیروی رانش معینی استفاده شود که عبارت است از:

دبی آب تولیدی = (دبی طراحی * ضریب گرفتگی * نیروی رانش فشار طراحی)

فشار رانش در این معادله، فشار رانش مطلوب غشا و فشار طراحی نیز فشار رانش طراحی شده توسط کارخانه سازنده غشا است.

• ضریب گرفتگی: عددی کوچک‌تر از یک که برای احتساب اتلاف آب تولیدی در اثر گرفتگی غشا کاربرد دارد.
• دبی طراحی شده: دبی اعلام شده توسط کارخانه سازنده غشا است.

واحدهای جنبی پمپ گریز از مرکز افقی برای کارکردهای آتش‌نشانی و پکیج تامین هوای فشرده و… است.