اندازه‌گیری دبی فاضلاب در کانال‌های با جریان فوق بحرانی

ابزار دقیق٬ بهره برداری٬ تجهیزات_مکانیکی٬ راه اندازی٬ فرآیند

برای اندازه‌گیری دبی فاضلاب در کانال‌های با جریان فوق بحرانی، چندین روش موثر وجود دارد که می‌توانید از آن‌ها استفاده کنید:

استفاده از دریچه‌های زیرگذر: این دریچه‌ها به شکلی طراحی شده‌اند که جریان را از زیر یک مانع عبور دهند و به این ترتیب امکان کنترل و اندازه‌گیری دبی را فراهم می‌کنند.

انواع مختلفی از دریچه‌های زیرگذر وجود دارد که می‌توان در کنترل دبی حجمی و اندازه‌گیری آن، از آنها استفاده کرد. هریک از این دریچه‌ها مزایا و معایب مخصوص به خود را دارد. دریچه‌های زیرگذر در پایین دیواره، سد یا کانال باز نصب می‌شوند.

دو نوع رایج از این دریچه‌ها، دریچه کشویی (Sluice Gate) و دریچه طبلی (Drum Gate) هستند. این دو دریچه را در شکل زیر مشاهده می‌کنید.

هنگامی که دریچه نیمه‌باز باشد، جریان بالادست در نزدیکی دریچه، شتاب می‌گیرد. به محض رسیدن به دریچه، سرعت به سرعت بحرانی می‌رسد و باز هم سرعت جریان بالاتر می‌رود تا با سرعت فوق بحرانی از دریچه عبور کند. بنابراین، دریچه زیرگذر مانند یک نازل همگرا — واگرا در دینامیک گازها رفتار می‌کند. اگر جت سیال خارج شونده از دریچه در اتمسفر تخلیه شود، به جریان تخلیه این دریچه، جریان برون‌ریز آزاد (Free Outflow) گفته می‌شود (شکل الف). همچنین اگر سیال خارج شونده از دریچه، دارای جریان برگشتی باشد و جت خروجی مستغرق شود، جریان تخلیه در این دریچه، جریان برون‌ریز مستغرق (Drowned Outflow) نامیده خواهد شد (شکل ب). در جریان‌های مستغرق، جت سیال یک پرش هیدرولیکی (Hydraulic Jump) را تجربه می‌کند و در نتیجه، جریان پایین‌دست به صورت زیر بحرانی خواهد بود. علاوه بر این، سطح آشفتگی و میزان جریان برگشتی در جریان برون‌ریز مستغرق بیش از حد بوده و افت هد نیز زیاد است.

نمودار انرژی مخصوص برحسب عمق جریان برای سیالی که از دریچه زیرگذر عبور می‌کند در دو حالت جریان برون‌ریز آزاد و مستغرق رسم شده است.

فلوم‌های استاندارد مانند فلوم پارشال: این فلوم‌ها با ایجاد تغییر هندسی در کانال، امکان اندازه‌گیری دقیق دبی را با استفاده از روابط هیدرولیکی فراهم می‌آورند. در این روش، عمق جریان در یک یا دو مقطع اندازه‌گیری می‌شود و بر اساس آن دبی محاسبه می‌گردد.

اندازه‌گیری عمق در دو مقطع: وقتی که درجه استغراق زیاد بوده و مانع از عبور جریان به صورت آزاد می‌شود، با اندازه‌گیری عمق در دو مقطع، تعیین دبی جریان عبوری با افت کمتر ولی هزینه بیشتر، به خاطر اندازه‌گیری دقیق دو عمق به جای یک عمق، امکان‌پذیر خواهد بود.

می توان این سیستم را در کنار یک سیستم کامل کنترلی، سنسور اندازه گیری سطح و همچنین سنسور اندازه گیری سرعت از نوع التراسونیک غرقابی را به کاربرد. بدین ترتیب امکان اندازه گیری بسیار دقیق دبی سیال فارغ از هر نوع خطا در اندازه گیری فراهم می شود.

سنسور سطح + سنسور سرعت راداری

سنسور سطح + سنسور سرعت مستغرق + سنسور سرعت راداری

*سنسور اندازه گیری سرعت راداری با زاویه 45 درجه بر مسیر جریان نصب می شود.

*سنسور اندازه گیری سطح التراسونیک به شکل عمود بر مسیر جریان نصب می شود.

* مناسب برای مواردی که امکان نصب سنسور مستغرق فراهم نیست.

*سنسور اندازه گیری سرعت راداری با زاویه 45 درجه بر مسیر جریان نصب می شود.

*سنسور اندازه گیری سطح التراسونیک به شکل عمود بر مسیر جریان نصب می شود.

*سنسور اندازه گیری سرعت التراسونیک به شکل مستغرق در کف کانال نصب می شود و امکان اندازه گیری دقیق سرعت جریان فراهم می شود.

کاربری

کاربرد عمومی این سنسور ها به شرح زیر می باشد:

* اندازه گیری دبی کانال های انتقال آب

* پایش پیوسته یا پرتابل دبی در شبکه انتقال فاضلاب و manhole

* اندازه گیری دبی در تصفیه خانه های فاضلاب

* اندازه گیری دبی در فرایند های صنعتی

* اندازه گیری دبی در کانال های آبیاری

* پایش دبی خروجی تصفیه خانه های فاضلاب ( پایش های زیست محیطی)

Submerged Area Velocity Sensor

یکی دیگر از روشها در زمینه اندازه گیری دبی آب و فاضلاب در کنال های روباز و خطوط لوله نیمه پر، دبی سنج های التراسونیک (اثر دوپلر) می باشند.

در این سنسورها، اساس عملکرد بر اساس اثر دوپلر بر سیالات جاری اندازه گیری را انجام میدهد. سنسور فوق در نمونه مستغرق بوده و با ارسال امواج صوتی، میزان دبی دقیق را فراهم می آورد. از سوی دیگر، یک سنسور فشار نیز برای اندازه گیری سطح سیال به کار رفته است تا دقت اندازه گیری را افزایش دهد.

این روش‌ها برای اندازه‌گیری دبی در شرایط خاص جریان فوق بحرانی مناسب هستند و می‌توانند نتایج دقیقی را ارائه دهند.

اسکید کولر روغن روانکاری (Lube oil cooler)

تجهیزات_مکانیکی Lube oil cooler٬ اسکید٬ روغن روانکاری٬ کولر

دفع حرارت تولید شده در اجزای مکانیکی، فرآیندی رایج در صنایع مختلف نیروگاهی، پالایشگاهی، پتروشیمی و … می باشد. به منظور افزایش کارایی سیستم و جلوگیری از مشکلات ناشی از افزایش دما، می‌بایست حرارت تولیدی به صورت پیوسته از سیال روانکار (روغن) دفع شود. روغن روانکاری، اصطکاک بین قطعات مکانیکی را کاهش داده و هم‌چنین حرارت را از اجزا جذب می‌کند. این عمل باعث افزایش دمای روغن میشود. این حرارت توسط واحد خنک‌کننده از روغن گرفته می‌شود تا از شکست روغن و آسیب رسیدن به قطعات روانسازی شده جلوگیری شود. یکی از موارد استفاده رایج این سیستم، خنک‌کاری روغن روانساز در توربو ژنراتورهای نیروگاه‌های تولید برق است. دستگاه اسکید کولر روغن روانکار شامل مبدل‌های حرارتی، سیستم پایپینگ، گیج‌های اندازه‌گیری دما و فشار و شیرهای کنترلی مختلف می‌باشد و به صورت یک مجموعه بر روی یک شاسی نصب می‌شود.

کاربرد کیتوزان در حذف فلزات سنگین از فاضلاب – Chitosan

فرآیند C6H11NO4٬ Chitosan٬ micro-coagulative٬ N-استیل-دی گلوکز آمین٬ بیوپلیمر٬ پلیمر تجزیه پذیر بیولوژیکی٬ کیتوزان٬ کیتوسان٬ کیتین

قبل از آن که کاربرد کیتوزان در چگونگی حذف فلزات سنگین از آب را مطرح نماییم ، بهتر است بدانید که کیتوزان چیست و چگونه مورد توجه تصفیه خانه ها قرار گرفت؟

کیتوزان چیست؟

کیتوزان یا کیتوسان یک پلیمر کاتیونی است که مشتق دی استیله کیتین می باشد. این پلیمر کاتیونی از زمانی در پروسه تصفیه آب استفاده شد که به عنوان یک پلیمر تجزیه پذیر بیولوژیکی مطرح گردید.
کیتین در یونان به معنای زره و پوششی است که از بی مهرگان حفاظت می کند.
این ماده یک پلیمر خطی می باشد. (N-استیل-دی گلوکز آمین)
وزن مولکولی آن بسیار بالا است و همچون سلولز یکی از فراوان ترین پلیمرها در طبیعت می باشد. کیتین برای نخستین بار از قارچ جداسازی گردید و فونجین نامیده شد. (سال 1811)
این ماده به دلیل ساختار سلولی سخت ، در آب نامحلول است. از این رو واکنش شیمیایی بسیار ضعیفی تشکیل می دهد.

کاربرد کیتوزان در تصفیه خانه

بیوپلیمر کیتوزان حدود چند دهه است که در تصفیه آب و فاضلاب کاربرد دارد. دارای قابلیت های منحصر به فرد و قابل قبولی در انعقاد و لخته سازی ذرات معلق و کلوئیدی ، یون های فلزی محلول ، فلزات سنگین و جذب روغن ها (یا گریس) می باشد.

اگر بخواهیم که یک جایگزین مناسب برای نمک های آلومینیوم در تصفیه آب و فاضلاب معرفی کنیم ، می توان از کیتوزان نام برد.

نحوه تهیه کیتین برای استفاده تصفیه خانه ها

همان طور که قبلا به معنای نام کیتین اشاره گردید ، این ماده به سادگی از پوسته های سخت پوستانی چون خرچنگ ، لابستر ، میگو و میسلیای قارچ به دست می آید. از آن جایی که صید سخت پوستان ضایعات زیادی را به همراه دارد ، کارخانجات به عمل آوری کیتین از این مواد اضافی دست زدند تا به فرآیند تصفیه ، کمک قابل توجهی نمایند.

اساس کار کیتوزان

کیتوزان بر مبنای عملکرد خود ، خروجی قابل قبولی را در تصفیه و پاکسازی آب از فلزات سنگین ارائه می دهد. بدین گونه که توانایی خوبی در سنگین نمودن ذرات معلق و کلوئیدی آب کدر و آلوده دارد تا در پروسه های بعدی بتوان این مواد ته نشین شده را فیلتر و جداسازی نمود.
این امر با استفاده از فیلترهای شنی میسر خواهد شد.

افزایش راندمان فیلتر شنی با استفاده از کیتوزان در ته نشین سازی ذرات ، به شدت محسوس و قابل ملاحظه می باشد.
کیتوزان با ایجاد اثر micro-coagulative بر روی ذرات معلق ، باعث افزایش میانگین اندازه ذرات شده و این موضوع به فیلتر شنی اجازه می دهد تا ذرات لخته شده تجمع یافته را در چرخه بکواش به خوبی حذف نماید.

مزایای استفاده از کیتوزان در تصفیه فاضلاب

تولید لجن قابل تجزیه بیولوژیکی
جداسازی یون های فلزی محلول و فلزات سنگین
عدم استفاده یا بعضاً استفاده بسیار اندک از مواد شیمیایی تنظیم کننده PH
جایگزین مناسبی برای کاهش اثرات نامطلوب آلومینیوم و پلیمرهای مصنوعی و سینتتیک می باشد.
امکان احیا و بازیابی مجدد
غیر سمی است.

طبق تحقیقات انجام شده از بررسی کاربرد کیتوزان ، میزان مرگ و میر ماهیان و آبزیان دریایی درون آب های سطحی در هنگام تخلیه پسابی که با استفاده از کیتوزان و فیلتر شنی عاری از کدورت شده است ، بسیار ناچیز است. از این رو می توان گفت که برای جانداران دریایی بی ضرر و غیر سمی می باشد.

معایب استفاده از کیتوزان

تنها عیبی که می توان بر روی این روش از تصفیه گذاشت ، لخته سازی ذرات معلق و کلوئیدی در محدوده PH بین 6/5 تا 8/5 می باشد.

در صورتی که شرایط آب در این محدوده PH نباشد ، عملکرد کیتوزان دچار اختلال شده و حتما باید PH چک شده و تنظیم گردد تا شرایط لازم برای این ماده در لخته سازی ذرات کلوئیدی فراهم گردد.

همچنین باید دمای آب بالاتر از 38 درجه فارنهایت باشد ، تا ته نشینی به صورت ثقلی انجام پذیرد.

کاربرد کیتوزان در تصفیه پساب صنایع نساجی

کیتوزان به دلیل ساختار مولکولی فوق العاده ایده آلی که دارد ، تمایل بسیاری نسبت به اکثر رنگ های مورد استفاده شده در فرآیند رنگرزی ، واکنش دهنده های اسیدی ، سولفوره و … دارد. به همین علت در حذف رنگ از پساب های نساجی به شدت مورد استقبال صاحبان صنایع قرار گرفت.
می توان گفت تنها گروهی که کیتوزان تمایل اندکی به آن دارد ، رنگ های قلیایی می باشد و این به همان دلیل فوق الذکر می باشد. (ظرفیت پیوند رنگ با کیتوزان در PH بیشتر از 7 کاهش می یابد.)

کیتوسان دومین پلیمر زیستیِ فراوان در طبیعت است که از ترکیب کیتین با روشهای شیمیایی، الکتروشیمیایی یا آنزیمی به دست می‌ آید و در پوسته همه سخت پوستان مانند خرچنگ، میگو، ماهی مرکب و کریل و نیز در دیواره سلولی حشرات، کرمها و قارچها یافت می‌ شود. بنابراین کیتوسان را به عنوان یک پلی ساکارید زیست تخریب پذیر در نظر می گیریم. این پلی ساکارید از فرآیند استیل زدایی کیتین به دست می‌ آید که عنصر تشکیل دهنده‌ اسکلت بیرونی سخت پوستان، حشرات و دیواره ‌های قارچی آنهاست.

کیتوسان در میان خواص بی شمارش، زیست تخریب پذیر، زیست سازگار و غیر سمی است. کاربردهای مهمی در طیف گسترده‌ ای از بخشهای صنعتی دارد. ما آن را در پزشکی به عنوان یک عامل پیش انعقاد و هموستاتیک می ‌بینیم. در غذا و تغذیه نیز شاهد استفاده از آن به عنوان قوام دهنده، امولسیفایر و نگهدارنده مواد غذایی و همچنین یک عامل سیر کننده و چسبنده چربی هستیم. در صنایع شیمیایی، خواص لخته سازی آن می‌ تواند جامدات را به صورت سوسپانسیون جذب کند که برای فرآیندهای آگلوتیناسیون و رسوب گذاری استفاده می‌ شود. این پلی آمید علاوه بر داشتن خواص کیلیت، در ساخت نسل جدید پلاستیکهای زیست تخریب پذیر و فوق مقاوم به کار می ‌رود.

کیتوسان چگونه تولید می شود؟

کیتوسان به صورت تجاری از طریق استیل زدایی جزئی کیتین تولید می ‌شود که یک عنصر ساختاری در اسکلت بیرونی سخت پوستان و حشرات است. همچنین در دیواره‌ های سلولی قارچها، مانند قارچهای متعلق به جنس قارچهای زیگومیکوتا، در جلبکهای سبز، مانند جلبک کلرلا و همچنین در برخی از مخمرها و تک یاخته‌ ها وجود دارد. روش ساخت کیتوسان سه مرحله اصلی دارد: پروتئین زدایی، دمینرالیزاسیون و استیل زدایی. هدف فرآیند پروتئین زدایی، کم کردن محتوای پروتئین با استفاده از محلول قلیایی رقیق و حرارت دادن کافی است. فرآیند دمینرالیزاسیون برای کاهش محتوای معدنی (CaCO3) با استفاده از غلظت کمِ اسید، برای به دست آوردن کیتین در نظر گرفته شده است.

تولید کیتوسان از استیل زدایی کیتین با محلول غلیظ هیدروکسید سدیم در دماهای بالا انجام می‌ شود. این فرآیند با هدف حذف استیل از کیتین از طریق حرارت دادن در غلظت بالایی از محلول قلیایی قوی به دست می ‌آید. فرآیند استیل زدایی با استفاده از محلول قلیایی در دماهای بالا، باعث آزاد شدن استیل (CH3CHO-) از مولکول کیتین می ‌شود. محلولهای کیتوسان، مانند سایر پلیمرها، با وابستگی قابل توجهی مشخص می ‌شوند. این باعث می شود کیتوسان در آب محلول و چسبنده باشد که به راحتی به سطوح دارای بار منفی می ‌چسبد.

کاربرد و اهمیت کیتوسان در صنایع شیمیایی

کیتوسان به دلیل خواصی که دارد به تقویت سیستم دفاعی گیاهان در برابر عفونتهای ناشی از قارچها کمک می کند. این پلیمر به عنوان عنصر کمکی در رشد گیاهان استفاده می ‌شود. کیتوسان با توجه به شاخص سمیت پایین و فراوانی آن در محیط، به ارگانیسم یا حیوانات خانگی آسیب نمی ‌رساند، مشروط بر اینکه مطابق با استانداردهای مقرر استفاده شود. کیتوسان برای انعقاد کازئینهای شیر، تولید پنیرهای کم کالری و ساخت مواد با خواص فیزیکی و شیمیایی مختلف کاربرد دارد. همچنین در ترکیب با بنتونیت، ژلاتین، سیلیکا ژل، آیزینگلاس، چسب ماهی یا سایر عوامل اتصال دهنده استفاده می ‌شود. در ادامه به دو کاربرد مهم کیتوسان در صنعت کشاورزی و همچنین تصفیه آب و فاضلاب آشنا خواهید شد.

کاربرد کیتوسان در کشاورزی

کیتوسان در کشاورزی در دسته محرکهای زیستی قرار می گیرد؛ یعنی موادی از فرآیندهای گیاهی را تغییر می دهد و عملکرد آنها را بهبود می ‌بخشند. این پلیمر ضد قارچ، ضد میکروب و ضد ویروس و همچنین از محرکهای دفاعی و محرکهای رشد است. کیتوسان به عنوان یک تقویت کننده رشد طبیعی و یک آفت کش زیستی ارگانیک که توانایی گیاهان را برای دفاع در برابر قارچها بهبود می بخشد، استفاده می‌ شود. خاک و آب حاوی مقدار زیادی کیتین و محصولات تجزیه مولکولهای کیتوسان هستند.

کیتوسان بیشتر به دلیل توانایی خود در ایجاد سیستم دفاعی شناخته شده است. مولکولهای کیتوسان قادر به فعال کردن سیستمهای SAR (مقاومت به دست آمده از سیستم) و HR (پاسخ با حساسیت بالا) گیاهان هستند. این سیستمها با تحریک سیستم دفاعی و تولید فیتوالکسینها و پروتئینهای مرتبط با بیماری زایی کار می کنند و گیاهان را برای رویارویی با بدترین دشمن خود آماده، ساختار آنها را تقویت و رشد آنها را تسریع می بخشند. کیتوسان باعث افزایش فتوسنتز در گیاهان، افزایش رشد گیاه، تحریک جذب مواد مغذی و افزایش جوانه زنی می ‌شود. کیتوسان کیفیت بذر را بهبود می بخشد و رشد سبزیجات و میوه‌ ها را افزایش می‌ دهد. همچنین توانایی ذاتی گیاهان را برای محافظت از خود در برابر عفونت قارچی تا حد زیادی بهبود می ‌بخشد.

کاربرد کیتوسان در تصفیه آب و فاضلاب

کیتوسان به طور گسترده در صنعت فاضلاب و تصفیه آب استفاده می ‌شود؛ جایی که لازم است ذرات معلق از مایعات حذف شود. همچنین به عنوان جاذبِ آلاینده‌ های موجود در فاضلاب کاربرد دارد. کیتوسان ظرفیت جذبِ زیستی بسیار بالایی دارد. این پلیمر می تواند بسیاری از آلاینده‌ ها، مواد مصنوعی و مواد سمی مانند یونهای فلزات سنگین، آفت کشهای ارگانیک، مواد جامد معلق، عوامل اکسید کننده آلی، ناخالصیهای چربی و روغن یا رنگهای نساجی، BOD، COD، چربیها، فلزات سنگین، فنلها را از پسابها جذب کند. علاوه بر این، کیتوسانها حاوی آکریل آمید نیستند و 100% از طریق فعالیت آنزیمی، تجزیه پذیر هستند.

علاوه بر این، کیتوسان، بسیاری از فلزات کمیاب و ضایعات رادیواکتیو را نیز بازیابی می‌ کند. بنابراین به دلیل ارزش اقتصادی بالا، به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می‌ گیرد. کیتوسان همچنین توانایی تنظیم لجن و تجزیه زیستی در محیط و کاهش هزینه جداسازی آب با سانتریفیوژ را دارد. کیتوسان، فسفر، مواد معدنی سنگین و روغنها را از آب حذف می‌ کند، بنابراین برای تصفیه آب استفاده می ‌شود. همچنین می‌ توان آن را در سیستمهای تصفیه آب برای حذف ذرات مضر رسوبی، استفاده کرد، چرا که با استفاده از کیتوسان در تصفیه آب، تا 99 درصد رسوبات حذف می‌ شوند.

مزایا و معایب کیتوسان

کیتوسان پلیمری است که از کیتین استخراج می ‌شود که یک ماده‌ طبیعی محسوب می ‌شود، بنابراین زیست سازگار است. همچنین به عنوان یک نگهدارنده غذایی، امکان استفاده به عنوان روکش خوراکی بر روی غذاهای فاسد شدنی تازه یا فرآوری شده را به منظور افزایش عمر مفید آنها، فراهم می‌ کند. چرا که کیتوسان دارای خواص ضد میکروبیولوژیکی است که به آن اجازه می ‌دهد تا از مواد غذایی محافظت کند. در بیشتر غذاها، آلودگیهای میکروبی عمدتاً در سطح آن ایجاد می‌ شود. به این معنی که استفاده از مواد خوراکی مانند کیتوسان، فضایی سالم را بین سطح غذا و محیط آن فراهم می‌ کند. اما کیتوسان خواص پوششی ضعیفی داشته و در برابر گاز و بخار آب نفوذ پذیر است.

با کیتوسان می‌ توانید کلسترول خون را کاهش دهید. کیتوسان به عنوان یک درمان برای کم خونی عمل کرده و به تقویت سیستم ایمنی کمک می‌ کند. این ماده برای جلوگیری از عفونت در دندانها و لثه‌ ها بسیار مفید است. حتی در بهبود بافتها پس از مداخله جراحی پلاستیک همکاری می‌ کند. با تمام این مزایا، هنوز در مورد اثربخشی آن در درمانهای فوق الذکر و موثر و ایمن بودن آن برای یک برنامه رژیم غذایی تردید وجود دارد.

کیتوسان محلول در آب - لنترن

سوالات متداول کیتوسان چیست؟

1- مضرات کیتو‌سان برای بدن چیست؟

کیتو‌سان در جذب ویتامینهای محلول در چربی، ویتامینهای A، D، E K، و برخی مواد معدنی مانند روی و موادی مانند فلاونوئیدها اختلال ایجاد کرده و جذب بسیاری از داروها را مختل کند. همچنین عوارض جانبی احتمالی آن حالت تهوع و اسهال است.

2- آیا کیتو‌سان باعث کاهش وزن می شود؟

کیتو‌سان که از کیتین به دست می‌ آید یک فیبر طبیعی با خواص لاغری شناخته می شود. این فیبر دریایی از پوسته سخت پوستان به دست می آید، می‌ تواند تا 12 برابر وزن خود چربی را ثابت کرده و یک ژل غیر قابل هضم را تشکیل دهد که به طور طبیعی چربی را از بین می ‌برد.

3- کیتو‌سان در چه چیزی حل می‌شود؟

گروه آمینه موجود در کیتو‌سان دارای مقدار pKa ~ 6.5 است و برخلاف کیتین، در محلولهای رقیق هیدروژن کلرید و اسیدهای آلی مختلف مانند محلول اسید استیک، حل می ‌شود.

4- چه میکروارگانیسمهایی به عملکرد کیتو‌سان کمک می‌ کنند؟

کیتو‌سان یک پلی ساکارید است که به عنوان یک مولکول پاک کننده زیستی عمل می‌ کند. فعالیت میکروارگانیسمهای مفید در خاک مانند باسیل، فلورسنت، سودوموناس، اکتینومیست، میکوریزا و ریزوباکتریها را تحریک می‌ کند که این باعث تعادل میکروبی در ریزوسفر می‌ شود.

5- چگونه کیتو‌سان را حل کنیم؟

کیتو‌سان از نظر ساختار شبیه به سلولز است و در حضور آب متورم می شود و موسیلاژ یا ژل تشکیل می‌ دهد. برای حل شدن آن در آب، PH باید کمتر از 6 باشد و اسید استیک، اسید لاکتیک یا اسید کلریدریک را به آن اضافه و به مدت چند ساعت در آن حل می‌ کنیم.

کیتوسان (به انگلیسی: Chitosan) مشتقی از گلوکان با واحدهای تکرار شونده کیتین است که توسط روگت در سال ۱۸۵۹ با عامل شناخته شده‌ای بروز نموده و بسیار شایع تر از نوع ثانویه می‌باشد. جوشاندن کیتین در محلول پتاس با غلظت مشخص به دست آمد.

کیتین یک موکو پلی ساکارید طبیعی با فرمول شیمیایی (C₈H₁₃NO₅) بوده که به وفور در اسکلت خارجی بندپایان مانند میگو، خرچنگ و همچنین گیاهان پست از قبیل مخمرها و کوتیکول حشرات یافت می‌شود.

کیتین، از واژه یونانی کیتون، به معنای پوشش سخت گرفته شده‌است. این ترکیب برای اولین بار توسط براکونوت در سال ۱۸۱۱ تشریح شد.

کیتوسان تجاری از اسکلت خارجی بندپایانی مانند میگو استخراج می‌شود.

اهمیت کیتین در تهیه کیتوسان از آن جا است که کیتوسان در فراورده‌های بالینی به دلیل سازگاری زیست‌شناسی با بقیه مواد، قابلیت هضم آسان، غیر سمی بودن، قدرت جذب بالا، و در دسترس بودن به عنوان یک حامل داروئی به کار می‌رود.

کیتین از لحاظ ساختاری با سلولز تنها در یک گروه استامید تفاوت دارد.

معنی کیتوسان

کیتوسان با فرمول شیمیایی (C₆H₁₁NO₄) از استیل زدایی کیتین بدست می‌آید که به دلیل غیر سمی بودن، خاصیت جذب بالا، امکان تجزیه در طبیعت، سازگاری با محیط زیست، مقرون به صرفه بودن از نظر اقتصادی، توانایی حذف محدودهٔ وسیعی از رنگ‌ها و فلزات، سینتیک سریع و در نهایت امکان تهیه مشتقات فراوان از آن، بسیار مورد توجه است. خصوصیات کیتوسان اغلب به طبیعت شیمیایی آن بستگی دارد. از جمله:

درجه استیل زدایی
جرم مولکولی
کریستالیته
بار یونی گروه‌های عاملی

تهیه کیتوسان

در واکنش استیل‌زدایی، با اضافه کردن محلول سدیم هیدروکسید غلیظ و گرما، گروه‌های استیل آمین در کیتین به عامل‌های آمین تبدیل می‌شود.

تعداد گروه‌های استیل موجود روی زنجیر پلیمر، تفاوت بین این دو پلیمر را مشخص می‌کند. به‌طور قراردادی وجود ۵۰ درصد گروه‌های آمیدی به عنوان مرز بین کیتین و کیتوسان در نظر گرفته می‌شود؛ یعنی پلیمر با درجه استیل زدایی کمتر از ۵۰ درصد را کیتین و بیش از ۵۰ درصد را کیتوسان می‌نامند.

اهمیت درجه استیل زدایی متفاوت

در نمونه‌های تجاری کیتوسان، درجه استیل زدایی آن همیشه کمتر از %۹۵ است، زیرا افزایش بیشتر از این مقدار، موجب افزایش هزینه تولید و در نتیجه افزایش قیمت آن می‌شود. کیتوسان با درجه استیل زدایی بالا در پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربردها

تصفیه فاضلاب و مهندسی آب

کیتوسان به دلیل ماهیت پلی کاتیونی، می‌تواند به عنوان یک عامل لخته‌کننده عمل کند و همچنین می‌تواند به عنوان یک عامل کی‌لیت کننده، یونهای فلزات سنگین را به دام بیندازد.

صنایع کاغذ سازی و بسته‌بندی

زیست تخریب پذیری و سازگاری بالای آن با محیط زیست باعث شده‌است که از کیتین و کیتوسان در صنایع بسته‌بندی و همچنین کاغذهای قابل بازیافت استفاده شود. کیتوسان به دلیل شباهت زیاد ساختاری با سلولز می‌تواند به راحتی در کارخانه‌های کاغذسازی استفاده شود. کاغذهای تولیدی از کیتوسان دارای سطح صاف و مقاومت بالا در برابر رطوبت هستند که بسیار برای چاپ و نقاشی مناسب می‌باشند. همچنین به دلیل پیوندهای هیدروژنی بین زنجیرهای پلیمر، کاغذ قابل انعطاف و محکم بوده و در مقابل پارگی مقاومت می‌کند. علاوه بر این، کیتوسان به دلیل خاصیت ضدمیکروبی، در صنایع بسته‌بندی مواد غذایی استفاده می‌شود.

صنایع نساجی

کیتوسان به عنوان یک بیوپلیمر طبیعی غیرسمی، زیست تخریب پذیر و سازگار با محیط زیست گزینه مناسبی برای استفاده در صنایع نساجی است و علاوه بر این، خاصیت ضد باکتری این نمونه از الیافها موجب شده که امروزه از آن‌ها در لباسهای ورزشی، البسه خانم‌ها، کودکان و لباسهای ظریف، زیبا، ضد بو و ضدحساسیت استفاده شود.

صنایع غذایی

به دلیل ویژگیهایی چون خواص ضد میکروبی و آنتی‌اکسیدانی و نیز جلوگیری از تغییر طعم و مزه و افزایش ماندگاری، از کیتوسان به عنوان یک افزودنی در فراورده‌های گوشتی و لبنی استفاده می‌شود. همچنین در بسته‌بندی مواد غذایی، فیلم‌های تولید شده از کیتوسان بی خطرند و به‌طور وسیعی برای بسته‌بندی غذاها استفاده می‌شوند. این بسته بندیها علاوه بر اینکه دارای خاصیت ضد میکروبی هستند از ویژگی مکانیکی خوبی نیز برخوردار می‌باشند.

کشاورزی

در جهت ایجاد یک پوشش نازک روی خوراکی‌هایی نظیر میوه و سبزیجات که به صورت یک فیلم محافظ ضدباکتری و ضدقارچ مانع از فساد محصولات کشاورزی می‌شود.

پزشکی و بیو پزشکی

کیتوسان با درجه خلوص مناسب در سیستم‌های آزادسازی و رهایش دارویی، همودیالیز، پوست مصنوعی، مشمع‌های دارو یی، بی حرکتی آنزیمی، لنزهای تماسی، بانداژ چشم، ارتوپدی، نخ جراحی، دندان پزشکی و کشاورزی به کار رفته و علاوه بر آن اثراتی چون توانایی جذب چربی، کاهش گلوکز، کلسترول و تری گلیسرید و ضد میکروبی نیز آن گزارش شده‌است، از حلالیت اندک کیتوسان، باعث محدودیت‌هایی در کاربرد این ماده ارزشمند شده‌است.

کیتوسان در بخش‌های مختلف صنعت داروسازی به اندازه‌ای اهمیت دارد که پیش‌بینی شده بود در سال ۲۰۰۵ میلادی یکی از پرفروش‌ترین و مطرح‌ترین مواد اولیه تولید شده در جهان بوده و بازار جهانی را تحت‌الشعاع خود قرار دهد. ۷۵ درصد کیتوسان تهیه شده کاربرد دارویی و بهداشتی خواهد داشت. از کیتوسان به عنوان یک حامل دارویی قرن بیست و یکم نام برده شده‌است.

کاربرد در مهندسی پزشکی

از کاربردهای در حال گسترش پلیمر کیتوسان در مهندسی پزشکی می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

کاربرد در بهبود زخم، کاربرد در مهندسی بافت، کاربرد در ساخت حامل‌های دارویی در رهایش دارو، ساخت نانوحامل‌های کیتوسان در رهایش داروهای ضد سرطان و رهایش واکسن‌ها، ژن تراپی و زیست تصویر نگاری از ارگانهای حیاتی.

در دهه‌های اخیر، کیتین و کیتوزان به خاطر زیست تخریب پذیری در داخل بدن و زیست سازگاری آن‌ها توجه زیادی را به خود معطوف کرده‌اند. کیتوزان، فعالیت ضدمیکروبی متوسطی نشان می‌دهد که از مازاد کاتیونی آن ناشی می شودو یک خاصیت مهم از نقطه نظر استفاده آن به عنوان یک ماده پزشکی است.

شباهت طبیعی این پلیمر با گلیکوزآمین گلیکان که از مهم‌ترین بخش‌های ماتریس خارج سلولی است، سبب گشته که کیتوزان در چند سال اخیر به عنوان داربست مهندسی بافت استفاده وسیعی داشته باشد. همچنین فرایند پذیری این پلیمر به مراتب آسان‌تر بوده و باعث می‌شود محصول نهایی دارای حاشیه سود بالاتری شود.

گلوکوزامین و استیلگلوکوزآمین از جمله مواد حاصله از تخریب کیتوزان است که یا در گلیکوپروتئینهای بدن مورد استفاده قرار می‌گیرد یا به صوت دی اکسیدکربن دفع می‌گردد. اگرچه کمبود استحکام مکانیکی جزء محدودیتهای استفاده از این پلیمر زیست تخریب پذیر زیست سازگار به حساب می‌آید، کامپوزیتهای حاصله از آن به سرعت در حال رشد و توسعه هستند. کیتوزان با وزن مولکولی بسیار بالا یا با درجه استیلاسیون بالا، به هیچ وجه در کاربردهای مهندسی بافت قابل استفاده نیست، زیرا مشاهدات بسیاری مبنی بر سمی بودن آن گزارش شده‌است، از طرفی زیست تخریب پذیری این پلیمر نیز قابل کنترل نیست. ژلهای کیتوزان پس از مرحله ایجاد پیوندهای عرضی، استحکام مکانیکی مناسبی را بدست می‌آورند و در محیطهای آبی مقاوم می‌گردند. با این وجود در محیط مهاجم بدن که امکان تغییر PH در آن بالاست کیتوزان همچنان آسیب‌پذیر است.

حذف فلزات سنگین به روش های مختلف در تصفیه آب و فاضلاب

فرآیند آب٬ تصفیه٬ فاضلاب٬ فلزات سنگین

استاندارد فلزات سنگین در آب اشامیدنی

ورود به انقلاب صنعتی و رشد چشمگیر صنایع مختلف مواجه شد با افزایش مقدار فلزات سنگین در آب های زیر زمینی که در نهایت به یک چالش بزرگ تبدیل گردید. چون ورود یون های فلزات سنگین از قبیل آرسنیک، جیوه، سرب، نیکل، مس و کروم و کادمیوم به بدن منجر به بیماری های متعددی در انسان و حیوانات و آبزیان میشود. بر اساس استانداردهای ارائه شده از سازمان های متعدد از قبیل who، حداکثر مقدار مجاز فلزات سنگین در آب آشامیدنی برابر است با:

جیوه: 0.00003 میلی گرم بر لیتر
سرب: 0.006 میلی گرم بر لیتر
آرسنیک: 0.5 میلی گرم بر لیتر
کادمیوم: 0.01 میلی گرم بر لیتر
کروم: 0.05 میلی گرم بر لیتر
مس: 0.25 میلی گرم بر لیتر
نیکل: 0.2 میلی گرم بر لیتر
روی: 0.8 میلی گرم بر لیتر

متاسفانه پساب های صنایع مختلف از جمله کارخانجات فراوری و آبکاری فلزات، نساجی، کشاورزی، رنگرزی، پالایشگاه ها و پتروشیمی، کارخانجات دار وسازی و تولید مواد غذایی، خوردگی فلزات و زنگ زدگی و همچنین معادن حاوی مقدار زیادی از فلزات سنگین می باشد. به طوریکه آب استخراج شده از سفره های آب ز یرزمینی ممکن است بیش از اندازه استاندارد حاوی یون های فلز باشند. در نتیجه تنها راهکار استفاده از روش های حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب در مراحل تصفیه آب خواهد بود.

خطرات وجود فلزات سنگین در فاضلاب و آب

عدم توجه به کاهش و حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب نه تنها آسیب جدی به محیط زیست و حیوانات، پرندگان و آبزیان می زند، بلکه تهدید بزرگی برای سلامتی انسان نیز به شمار می رود. از مهم ترین خطرات وجود فلزات سنگین در فاضلاب و آب عبارتند از:
بیماری های پوستی، سرطان، حالت تهوع و استفراغ، آسیب های جدی به کب د، افسردگی، ضعف و بی حالی، سرطان، بیماری های کلیوی، بروز بیماری خود ایمنی، سرفه، کم خوابی و بیماری ویلسون و موارد مشابه.
هر یک از فلزات موجود در آب بدن را مستعد بیماری های خاصی می کند. به عنوان مثال، افزایش بیش از اندازه مقدار آرسنیک در آب منجر به بیماری های عروقی و سرطان خواهد شد. کروم بسیار خطرناک و سرطان زا بوده و اسهال و سدرد و حالت تهوع را به همراه دارد. افزایش بیش از اندازه سرب منجر به آسیب های جدی به مغز جنین و بیماری های عصبی و کلیوی می گردد.

نحوه حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب

زیست پالایی برای حذف فلزات سنگین از فاضلاب:
از زیست پالایی می توان در بازیافت و حذف فلزات از آب های آلوده استفاده کرد. از آنجایی که میکروارگانیسم ها استراتژی های متفاوتی برای زنده ماندن در محیط های آلوده به فلزات دارند، بنابراین مکانیسم های سمیت زدایی آنها متفاوت است. برخی از این استراتژی ها عبارتند از:
تجمیع زیستی Bioaccumulation، Biosorption
جذب زیستی Bioleaching
فروشویی زیستی تبدیل زیستی Biotransformation
معدنی سازی زیستی Biomineralization
از این استراتژی ها می توان در محل آلودگی و یا خارج از محل آلودگی برای آلودگی زدایی استفاده نمود. میکروارگانیسم ها در تجمیع زیستی، فلزات سنگین را بصورت فعال جذب می نمایند.

حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب با اسمز معکوس

یکی از کاربردی ترین روش ها برای حذف یون های فلزی موجود در آب، استفاده از آب شیرین کن صنعتی می باشد. این تجهیزات که با روش اسمز معکوس عمل می کنند، قدرت بالایی در استانداردسازی مقدار فلزات موجود در آب دارند. غشای نیمه تراوای موجود در دستگاه اسمز معکوس مانع بزرگی برای جلوگیری از یون های فلزی می باشد و روند کار آن کاملا عکس رفتار طبیعت و کلیه انسان است. آب حاوی فلزات سنگین با فشار پمپ به سمت آب با غلظت و فلزات کم هدایت شده و یون های فلزی امکان عبور از منافذ کوچک غشای نیمه تراوا را پیدا نمی کنند.

حذف فلزات سنگین از پساب های صنعتی با تبادل یون

از دیگر روش های مناسب برای حذف فلزات سنگین از پساب های صنعتی و آب، تبادل یونی است. دانه های پلیمری رزین آنیونی و کاتیونی تمایل زیادی به تباد ل یون داشته و یون های مختلف با سدیم موجود در رزین جایگزین میشود.

روش های جذب فلزات سنگین توسط جاذب ها

از اصلی ترین روش های حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب می توان به استفاده از جاذب های مختلف اشاره کرد . برخی از مواد طبیعی و شیمیایی قدرت جذب بالایی داشته و از این پتانسیل می توان برای تصفیه آب و فاضلاب و کاهش مقدار فلزات سنگین موجود در آنها استفاده کرد. جاذب های مورد استفاده برای حذف یون های فلزی تنوع بالایی دارند و کاربردی ترین آنها عبارتند از:

جذب سطحی مواد طبیعی

با در نظر گرفتن ph استاندارد، می توان از برخی مواد طبیعی مانند زئولیت ها برای جذب یون های فلزی مختلف از قبیل کادمیوم و کلسیم و روی استفاده کرد. زئولیت در آب فلزات مختلف را جذب خود نموده و از این طریق فرآیند جداسازی آنها و افزایش کیفیت آب تسهیل میشود.

جذب زیستی فلزات سنگین

به منظور کاهش مواد شیمیایی جانبی در فرآیند حذف یون های فلزی می توان از پسماندهای زیستی استفاده کرد. به عنوان مثال، پوست گردو و فندوق و استخوان و پوسته برنج و غیره می توانند به کربن فعال تبدیل شوند. حرارت دهی و قرار گرفتن در شرایط تحت فشار همراه با بخار این مواد را به کربن فعال تبدیل می کند که جاذب بسیار قوی خواهد بود. این نوع جاذب در فیلتر کربنی کاربرد گسترده ای داشته و بدون مواد جانبی مضر تصفیه را انجام داده و فلزات را کاهش می دهد.

جذب توسط کیتوزان ها

کیتوزان ها در واقع بیوپلیمرهای طبیعی هستند که کاملا غیر سمی بوده و به محیط زیست نیز آسیب وارد نمی کنند. این جاذب ها قدرت زیادی در حذف فلزات سنگین با غلظت بالا نداشته و بیشتر برای آب و فاضلاب با مقدار کم یون فلزی استفاده میشوند.
علاوه بر موارد فوق، جاذب های مغناطیسی، فلزی آلی و جاذب های معدنی نیز در این زمینه نقش بسیار مهمی را ایفا می کنند.

حذف فلزات سنگین در فاضلاب با ته نشینی شیمیایی

استفاده از مواد شیمیایی منعقد کننده در حذف فلزات از فاضلاب و آب در محیط های صنعتی کاربرد گسترده ای دارد. در این روش مواد شیمیایی به آب یا فاضلاب تزریق شده و یون های فلزی نامحلول با آنها ایجاد پیوند نموده و به شکل لایه های سنگین در کف حوضچه تصفیه انباشته میشوند. در این روش باید به صورت مرتبط لجن کف حوضچه ها تخلیه شود یا در فرایندهای لجن فعال مورد استفاده قرار گیرند.

حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب با الکترولیز

الکترولیز یکی از گران ترین و در عین حال آسان ترین روش ها برای حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب می باشد. در این روش با انتخاب کاتد و آند و استفاده از جریان الکتریکی جداسازی یون های فعال انجام میشود. از مهم ترین ویژگی های این روش می توان به راه اندازی آسان آن اشاره کرد. به دلیل مصرف انرژی زیاد روش الکترولیز بیشتر در محیط های آزمایشگاهی کاربرد دارد. در این روش به صورت انتخابی می توان فلزات را حذف کرد.

حذف فلزات سنگین از آب با فیلتراسیون غشایی

به جرات می توان گفت، یکی از بهترین روش های حذف فلزات سنگین از آب استفاده از فیلتراسیون غشایی می باشد. در این روش از ممبران هایی با منافذ بسیار کوچک استفاده شده و از عبور یون های فلزی جلوگیری می کنند. در حالت کلی روش فیلتراسیون غشایی مجموعه ای از روش های اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس می باشد.
ابتدا یون های فلزی با عبور از اولترافیلتراسیون تا حد زیادی حذف میشوند. سپس وارد نانوفیلتراسیون و اسمزمعکوس میشوند تا یون های نمکی نیز حذف شده و آب با کیفیت بالا از دستگاه خارج گردد.

حذف فلزات سنگین با فتوکاتالیز

فتوکاتالیز از روش های جدید حذف فلزات سنگین می باشد که با رابط های نیمه هادی الکترولیتی و نور خورشید این کار را انجام می دهد. در اکسید تیتانیوم در این روش کار برد زیادی دارد و تاثیر زیادی بر حذف مواد آلی نیز دارد. البته لازم به ذکر است که فاضلاب و آب برای تصفیه با این روش برای مدت طولانی باید در حوضچه نگهداری شوند و اصطلاحا زمان ماند بالا است.

انواع کمپرسورهای جابجایی مثبت از نوع روتاری (چرخشی)

تجهیزات_مکانیکی compressor٬ compressor screw٬ Liquid Ring Compressor٬ Lobe٬ Vane Compressor٬ کمپرسور٬ کمپرسور پره ای٬ کمپرسور پیچی٬ کمپرسور رینگ مایع٬ کمپرسور لوب

کمپرسور جابجایی مثبت (Displacement compressor) به نوعی از کمپرسورها گفته می‌شود که از یک جز رفت و برگشتی (مانند پلانجر، پیستون، دیافراگم یا پره‌ها) برای کمپرس سیالاتی همچون هوا و گاز استفاده می‌کند. این کمپرسورها بدون توجه به فشار خروجی و با دبی ثابت کار می‌کنند و با جابجایی حجم سیلندر کمپرسور محیط کار را فشرده می‌کنند. در حقیقت این کمپرسور حجم مشخصی از هوا را داخل خود محصور می‌کند و فضای محصور شده را به تدریج کاهش می‌دهد و این کاهش فضا باعث افزایش فشار هوا می‌شود و انرژی جنبشی مولکول‌های هوا، دانسیته و همچنین دمای آنها افزایش پیدا می‌کند.

این کمپرسورها امروزه استفاده‌های متعددی در صنایع مختلف داشته و با توجه به تنوع عملکرد، اطمینان بالا، کیفیت بالا و … می‌توانند کاربردهای مختلفی داشته باشند. البته باید توجه داشت که راندمان این نوع کمپرسورها در مقایسه با کمپرسورهای سانتریفیوژی یا گریز از مرکز کمتر است.

کاربرد کمپرسور جابجایی مثبت

همان‌طور که گفته شد کمپرسورها می‌توانند تقسیم‌بندی‌های متفاوتی داشته باشند که مهم‌ترین آنها تقسیم‌بندی بر اساس عملکرد است. کمپرسور جابجایی مثبت به واسطه نحوه عملکرد خود می‌تواند کاربردهای مختلفی داشته باشد. به‌صورت کلی کمپرسورهای جابجایی مثبت شامل انواع کمپرسورهای پیستونی و دورانی هستند که این کمپرسورها نیز به چند دسته مختلف تقسیم می‌شوند. از مهم‌ترین کاربردهای کمپرسورهای هوای جابجایی مثبت می‌توان موارد زیر را عنوان کرد:

تأمین هوای مورد نیاز ابزارهای پنوماتیک
تأمین هوای توربین‌ها، موتور جت‌ها و …
استفاده در صنعت خودروسازی، صنعت الکترونیک، صنایع شیمیایی
استفاده در دندانپزشکی و صنعت پزشکی
استفاده در وسایل حمل‌ونقل و کامیون‌ها
استفاده در آزمایشگاه‌ها
استفاده در سیستم‌های تهویه مطبوع و تبریدی
استفاده در کارخانه‌های مختلف مانند کارخانه‌های ریسندگی
استفاده در صنعت کشاورزی، ساختمان‌سازی، نقاشی
استفاده در صنایع دریایی، غذایی، ریلی، دارویی، گاز و …

انواع کمپرسورهای جابجایی مثبت

همان‌طور که گفته شد کمپرسور هوا می‌توانند بر اساس فاکتورهای مختلفی تقسیم‌بندی شوند و این تقسیم‌بندی برای کمپرسورهای جابجایی مثبت نیز صدق می‌کند. به‌صورت کلی می‌توان گفت این کمپرسورها از نظر عملکرد به دو دسته اصلی شامل کمپرسورهای رفت و برگشتی (Reciprocating) یا پیستونی و کمپرسورهای دورانی یا دوار (Rotary) تقسیم می‌شوند.

کمپرسورهای پیستونی هوا را توسط یک پیستون و سیلندر محور میل‌لنگ فشرده می‌کنند. در حقیقت در این نوع از کمپرسورهای جابجایی مثبت پیستون به سمت پایین حرکت می‌کند و باعث ایجاد خلأ می‌شود و در نهایت این خلأ باعث می‌شود هوای خارج با فشار اتمسفر سوپاپ ورودی را باز کند و بخش بالای پیستون پر شود.
کمپرسور روتاری نیز نوعی کمپرسور جابجایی مثبت است که توسط چرخش ۳۶۰ درجه‌ای تیغه‌ها، عمل مکش و تراکم مبرد را انجام می‌دهد. زمانی که گاز از دریچه ورودی وارد کمپرسور می‌شود بر اثر چرخش تیغه‌ها و برخورد با هوا، آن را با فشار به طرف لوله دهش هدایت می‌کند. این کمپرسورها در مقایسه با کمپرسورهای پیستونی مصرف برق کمتری دارند و از راندمان بالاتری نیز برخوردار هستند و میزان صدا و لرزش آنها نیز کمتر است.

کمپرسور پیستونی خود می‌توانند به چند دسته مختلف شامل کمپرسورهای دیافراگمی، تک‌مرحله‌ای، دومرحله‌ای و … و کمپرسورهای روتاری نیز می‌توانند به انواع مختلفی همچون کمپرسورهای اسکرول، کمپرسورهای اسکرو، کمپرسورهای لوب، کمپرسورهای Vane و … تقسیم می‌شوند. همچنین می‌توان از نظر سیستم خنک‌کننده این کمپرسورها را به کمپرسورهای اویل فری (بدون روغن) و کمپرسورهای اویل اینجکت (روغنی) تقسیم می‌شوند.

کمپرسورهای جابجایی مثبت چگونه کار می‌کند؟

در کل می‌توان گفت کمپرسورهای جابجایی مثبت شیوه کار بسیار ساده‌ای دارند. در این نوع کمپرسورها هوا از ورودی به داخل محفظه تراکم کشیده می‌شود. بعد از ورود هوا به داخل محفظه یک قطعه مانند پلانجر، دیافراگم، یا پیستونی برای کمپرس کردن هوا استفاده می‌شود. این قطعه دارای حرکت رفت و برگشتی در داخل محفظه کمپرسور است. جز پیستونی حجم محفظه تراکم را کاهش می‌دهد و باعث فشرده شدن هوا می‌شود. زمانی که فشار هوا به اندازه مورد نظر رسید می‌توان با استفاده از شیر تخلیه آن را تخلیه کرد و سپس از آن استفاده‌های مختلفی داشت. کمپرسورهای جابجایی مثبت دارای یک یا چند محفظه فشرده‌سازی و چندین مجرای ورودی می‌باشند.

کمپرسور پره ای ، دورانی Vane Compressor

از انواع کمپرسورهای جابه جایی مثبت، میتوان به کمپرسور پره ای ، دورانی اشاره کرد. این کمپرسوا دارای یک روتور با پره های فلزی هستند که طول این پرهها میتواند تغییر کند. این روتور به صورت خارج از مرکز در یک سیلندر قرار گرفته است، با دوران روتور، درون سیلندر، هوای محبوس در بین پره ها متراکم میگردد.

Rotary Vane Compressor Manufacturers | Ro-Flo Compressors

قطعات کمپرسور پره ای

تنها قطعات متحرک در یک کمپرسور پره ای ، دورانی ، روتور و پره ها میباشند. در این کمپرسورها به هیچ نوع سوپاپی نیاز نمی باشد اگر چه روتور این کمپرسورها کاملا متقارن است، اما عملکرد پره ها و نیروی وارد شده بر پرهها به علت فشار موجود در بین آنها سبب ایجاد مقداری ارتعاش میگردد. تعداد پرههای این کمپرسورها میتواند متفاوت باشد. به عنوان مثال پمپ خلا دارای یک یا دو پره و بوسترهای فشار دارای 24 پره میباشند. علاوه بر ایجاد سایش در نوک پره_ها وجود اختلاف فشار در طرفین پره_ها نیز سبب ایجاد سایش در دیواره های پره ها می گردد. به منظور کاهش بارهای وارده بر پره_ها، تعداد آن_ها را افزایش می_دهند. نمایی از این کمپرسور ها در شکل زیر آمده است.

Rotary Vane Compressor-Definition, Working, Application ...

کمپرسور پره ای ، دورانی

از فواید کمپرسورهای دورانی در مقایسه با کمپرسورهای پیستونی میتوان به موارد زیر اشاره کرد

ابعاد کوچکتر
جریان پیوسته
عدم وجود لرزش

از معایب این کمپرسورها میتوان به بازدهی کمتر آنها نسبت به انواع دیگر کمپرسورهای پیچشی اشاره کرد.

کمپرسورهای نوع رینگ مایع(Liquid Ring Compressor)

کمپرسورهای نوع رینگ مایع

یکی از انواع کمپرسورها، کمپرسور رینگ مایع(Liquid Ring Compressor) می باشد. شکل بدنه این نوع کمپرسورها بصورت تخم مرغی شکل Egg Shaped است و پره های آن از نوع فنجانی Cupped Blade ساخته می شود . این نوع کمپرسورها معمولاً برای سیالات دو فازی یا به طور اصطلاحی گاز همراه با مایع مورد استفاده قرار می گیرند .

یکی از مهمترین موارد کاربرد آن در پالایشگاه ها در سیستم مشعل Flare که همواره مقدار مایعات گازی همراه گاز وجود دارد است . عمل آب بندی داخلی این نوع کمپرسور توسط دیواره ای از مایع که داخل کمپرسور ریخته می شود و بین رتور و بدنه قرار می گیرد و با استفاده از نیروی گریز از مرکز انجام می شود و نوع مایع مورد استفاده برای آب بندی بستگی به نوع گاز کمپرسور دارد ولی معمولاً از آب که مایع ارزان قیمت است استفاده می شود .

قبل از راه اندازی کمپرسور ابتدا باید در داخل آن مایع مناسبی ریخته می شود و سپس اقدام به راه اندازی آن می شود. وقتی کمپرسور ساکن است مایع در قسمت ته بدنه می ماند و وقتی در حالت چرخش قرار گرفت در اثر نیروی گریز از مرکز مایع به سمت بیرون Casing پرتاب می شود و با ایجاد یک دیواره آب بندی و ممانعت از فرار گاز فشرده شده انجام می شود .

در قسمت نزدیک به مرکز رتور چهار عدد کانال Stationary Port Chamber قرار گرفته که دو تای آنها مربوط به مسیر ورودی گاز و دوتای دیگری مربوط به مسیر خروجی گاز می باشد که با چرخش رتور گاز وارد راهگاههای ورودی می شود و با حرکت چرخشی رتور گاز حبس شده بین تیغه ها و دیواره مایع و شکل بدنه کمپرسور باعث می شود که فشار دیواره مایع گاز را فشرده کند .

موارد مصرف

• برای ایجاد فشار و انتقال گازهای فرایندی مرطوب در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
• کربناتاسیون مجدد و کنترل PH
• برای تزریق گاز CO_۲ به کوره‌های ساتراسیون در صنعت قند و جداکرد لایه جامد از فیلترهای خلا
• برای تزریق گاز CO_۲ در فرایندهای مختلف صنایع شیمیایی

کمپرسور اسکرو

ایرند (Air end) یک کمپرسور اسکرو – این دو محور پیچی شکل عمل مکش و تراکم گاز را در داخل یک محفظه انجام می‌دهند. تلرانس ساخت این اجزا در عملکرد صحیح کمپرسور اهمیت بسیاری دارد

نحوه عملکرد

با چرخیدن روتورها دندانه‌ها در هم درگیر شده و محفظه ای را بین کمپرسور و روتورها ایجاد می‌کند. این چرخش حلزونی در محفظه باعث می‌شود گاز از طرف ساکشن یا ورودی وارد شود و به سمت فشرده سازی حرکت کند. این محفظه‌ها به دهانهٔ ساکشن متصل هستند و از طریق پورت‌هایی به محفظه‌های بزرگتری متصل می‌شوند آن گاه جریان گاز از دهانه عبور می‌کند.

طراحی کمپرسور اسکرو در برگیرنده مزایای ماشین‌های با جابه جایی مثبت و دوار است که استفاده از این نوع کمپرسور برای رنج گسترده‌ای از کاربری‌ها و فرایندهای گازی مناسب می‌سازد.

کمپرسور اسکرو

انواع کمپرسور اسکرو

کمپرسور اسکرو دارای دو نوع خشک (oil free) و روغنی (oil inject) هستند.

کمپرسور اسکرو خشک

این نوع کمپرسور اسکرو همان‌طور که از نامش پیداست کاملاً خشک بوده (oil free) و هیچ روغنی در آن وجود ندارد. این نوع کمپرسور اسکرو به دلیل اینکه فاقد روغن می‌باشد در صنایع دارویی و غذایی کاربرد فراوانی دارد. این مدل از کمپرسورهای اسکرو نمی‌توانند دور بالا را تحمل کند و همچنین توانایی کار در دماهای بالا را ندارد. حداکثر نسبت فشار آن ۳ می‌باشد، یعنی فشار هوای خروجی ۳ برابر فشار هوای ورودی کمپرسور افزایش فشار می‌یابد.

به طور کلی کمپرسور اسکرو اویل فری به نسبت نوع روغنی از حساسیت بالاتری برخوردار است و نیاز به تعمیر و نگهداری دقیق تری دارد.

کمپرسور اسکرو روغنی

در این نوع کمپرسور روغن به‌طور مداوم و پیوسته برای روانکاری و آب‌بندی به یاتاقان‌ها و ایرندها تزریق می‌شود. این روغن در هنگام خروج، از هوا جداشده، فیلترشده و پس از خنک کاری به سیستم بازگردانده می‌شود.مزیت کمپرسور اسکرو روغنی این است که روغن باعث اصطکاک کمتر می‌شود و درجه حرارت کمپرسور پایین می‌آید.

این مدل از کمپرسور اسکرو می‌تواند دور بالایی را تحمل کند و کارایی خیلی بیشتری در مقایسه با مدل کمپرسوراسکرو بدون روغن دارد و اکثراً فشار ۸ بار را دارند یعنی فشار هوای خروجی ۸ برابر فشار هوای ورودی است ولی گاهی این نوع کمپرسورها را تا فشار ۱۳ بار نیز می‌رسانند.

کمپرسور لوب (Lobe)

کمپرسور هوای از نوع لوب (Lobe) بسیار ساده بوده و هیچ گونه قطعات متحرک پیچیده در ساختار خود ندارد. آنها دارای لوب‌های تکی یا دوتایی هستند که به محور پیشران اصلی متصل می‌باشد. لوب‌ها می‌توانند 90 درجه جابجا شوند. بنابراین اگر یکی از لوب‌ها در حالت افقی قرار داشته باشد، لوب دیگر در آن لحظه خاص در حالت عمودی قرار می‌گیرد. بنابراین هوا در بین این لوبها به دام می‌افتد و با چرخش آنها فشرده می‌شوند و به خط تحویل منتقل می‌شود.

انواع کمپرسورهای دینامیکی

تجهیزات_مکانیکی Axial Flow٬ Centrifugal٬ compressor٬ کمپرسور

دسته ديناميكي را مي‌توان به سه نوع مختلف جدا كرد:

انواع کمپرسورهای دینامیکی را می توان به كمپرسورهاي گريز از مركز (Centrifugal)- كمپرسورهاي جريان محوري (Axial Flow compressor) و فن‌ها (Fans) تقسیم کرد.

انواع کمپرسور های جابجایی مثبت نيز بر اساس نوع مكانيزم حركت به دو دسته تقسيم ميشوند: رفت و برگشتی (reciprocating) يا چرخشی (rotary)

کمپرسور های فشار بالا (single acting high pressure) و كمپرسور هاي ديافراگمی (diaphragm compressor) تقسيم‌ بندی ميشوند
كمپرسور هاي چرخشي نيز به نمونه‌هاي تيغه لغزنده (sliding vane)، رينگ مايع (liquid ring) گوشواره‌ای (Lobe) و كمپرسور های پيچشي (screw) تقسيم مي‌شوند.
دمنده‌ ها و (blowers) نيز نوعی از كمپرسور ها با جريان زياد و فشار كم ميباشد. استفاده اين نوع کمپرسور بيشتر در سرویسهای هوا، واحد های بازيابی هوا وزش‌ هوای كوره و دمنده‌های فاضلاب‌ است.

فاكتور های دخيل در انتخاب نوع كمپرسور :

در انتخاب انواع کمپرسور، فاکتورهای مختلفی در آن دخیل می باشند که عبارتند از:

تجربه مكانی : تجربه‌ ای كه يك پالايشگاه مخصوص يا يك محل خاص جغرافيايی با يك نوع كمپرسور ويژه بدست آورده است، به صورتی كه كجا کدام نوع كمپرسور ميتوانند مورد استفاده قرار بگيرد.
‘‘ تجربه‌ هايی که به دست آمده اند به صورت زیر است:
نمونه‌ های مناسبي كه قبلاً مورد استفاده قرار ميگرفتند

۱. نزديكي سرويس دهنده‌ های كمپرسور

۲. اندازه و مهارت گروه تعمير و نگهداری

۳. توانايی ابزار و وسايل مناسب برای تعمير و نگهداري

كمپرسور های جريان محوری Axial Flow Compressor

یکی از انواع کمپرسور ، اصول كار كمپرسور ها بر اساس حركت دادن گاز ( هل دادن ) توسط پره های دوار نصب شده روي رتور است و بيشتر استفاده اين نوع كمپرسور ها در توربين ها ی گازی است و يا برای جاهايي كه نياز به جريان و فلو زياد گاز باشد.

معمولاً فشار خروجي آنها پايين و متوسط است. جريان گاز در داخل كمپرسور در جهت محوري Axial است و بر پره هاي نصب شده روي رتور ( پره های متحرك ) كه وظيفه انتقال انرژي از رتور به سيال را عهده دارند و با محور مي چرخد. پره هاي ثابت ديگري نيز روي بدنه كمپرسور نصب گرديده كه به آنها پره هاي راهنما گفته مي شود كه علاوه بر جهت دادن به سيال ، براي انتقال از يك مرحله به يك مرحله ديگر وظيفه تبديل انرژي جنبشي به انرژي فشاري را نيز به عهده دارند. افزايش فشار در اين نوع كمپرسور ها به اين صورت است كه گاز را به تدريج از فضای باز ( سطح مقطع زياد ) به فضای تنگتری ميراند و باعث كم شدن حجم و افزايش فشار آن می گردد .

مزایای کمپرسورهای جریان محوری

کمپرسورهای جریان محوری جدیدا مصرف صنعتی زیادی پیدا کرده اند و برای حجم های خیلی بالا حتی تا 860000 فوت مکعب در دقیقه مناسب ترین کمپرسور می باشند. این دسته از کمپرسورها در مقایسه با کمپرسورهای سانتریفوژ برای فشردگی یک حجم معین گاز قطر چرخان (Rotor)، نصف قطر پروانه کمپرسور سانتریفوژ خواهد بود. اگر کمپرسور جریان محوری خوب طراحی و ساخته شود، سرعت گاز می تواند به ft/s 400 در خروجی برسد. هزینه اولیه ساختن یک کمپرسور جریان محوری با هزینه اولیه ساختن یک کمپرسور سانتریفوژ برای انجام کار معین برابر می باشد، ولی هزینه نیروی محرکه کمپرسور جریان محوری کمتر از هزینه نیروی محرکه کمپرسور سانتریفوژ است. یعنی اینکه برای یک کار معین، کمپرسور جریان محوری توربین یا موتور برقی کوچکتری نیاز دارد که این خود باعث کم شدن هزینه های بعدی می شود.

معایب کمپرسور جریان محوری

اگر چه کمپرسورهای جریان محوری برای جریانهای بالاتری نسبت به کمپرسورهای سانتریفوژ استفاده می شوند اما ارتفاع فرستادن گاز در این کمپرسورها خیلی پایین می باشد و تقریبا کمتر از نصف کمپرسورهای سانتریفوژ است که به این معنی می باشد، فشار خروجی در این نوع کمپرسورها خیلی کمتر از کمپرسورهای سانتریفوژ است. مثلا برای رسیدن به فشار psig 65 به دوازده مرحله فشرده کردن گاز نیاز است که این خود باعث افزایش حجم اشغال شده توسط کمپرسور و سایر هزینه ها می شود. با توجه به موارد ذکر شده نتیجه می شود این کمپرسورها راندمان کمتری نسبت به کمپرسورهای سانتریفوژ دارند.

كمپرسور های جريان شعاعی Radial Flow

یکی از انواع کمپرسور ها، کمپرسور های جریان شعاعی می باشد. اين نوع كمپرسور به گريز از مركز معروف هستند و اصول كار آنها، استفاده از نيروي گريز از مركز براي بالا بردن انرژي جنبشي گاز است. اين عمل توسط Vane هاي نصب شده روي پروانه به سيال اعمال مي شود در اين نوع كمپرسورها عامل اصلي انتقال انرژي، پروانه كمپرسور Impeller است كه روي محور نصب مي شود و با آن مي چرخد و پس از وارد شدن سيال به چشمه پروانه Impeller Eye روي تيغه هايي Vane كه روي آن نصب مي شود هدايت مي شود.

پس از قرار گرفتن در نوك پروانه توسط نيروي گريز از مركز اعمال شده از پروانه جدا مي شود و وارد محفظه اطراف آن Volute يا Diffuser مي شود تا انرژي جنبشي دريافت شده به انرژي فشاري تبديل شود خلاء ناشي از پرتاب سيال به طرف بيرون ( در اثر سرعت گرفتن سيال ) باعث جايگزيني مجدد سيال به نوك پروانه مي شود و باعث جريان يافتن مداوم سيال به كمپرسور و كسب انرژي و خارج شدن آن از كمپرسور مي شود .

با توجه به اينكه حركت سيال در داخل كمپرسور توسط نيروي گريز از مركز انجام مي شود بايد دور كمپرسور به اندازه اي بالا باشد تا بتواند سيال قرار گرفته در نوك پروانه را از پروانه جدا كند تا امكان جايگزيني ذرات قبلي به جاي آن فراهم شود در غير اين صورت فشار وفلوي كمپرسور كاهش خواهد يافت كه با توجه به سبك بودن گازها براي انرژي دادن به سيال نياز به دورهاي بالا مي باشد نسبت به مايعات) همچنين به دليل فاصله زياد بيــن مولكول¬هاي گازها تعداد Vane¬هاي نصب شده روي پروانه¬ها و همچنين زاويه آنها نســبت به پروانه¬هاي پمپهاي گريز از مركز بيشتر است . مجموعه Volute و يا ديفيوزها مثل كار آنها در پمپها با زياد كردن سطح مقطع عبوري جريان انرژي جنبشي به انرژي فشاري تبديل مي كنند . اين نوع كمپرسورها بيشترين كاربرد را در صنايع دارند و از آنها براي فشرده كردن هوا و گازهاي ديگر در حجم ها و فشارهاي مختلف استفاده مي شود.

تفاوت کمپرسور محوری و شعاعی

تفاوت کمپرسور محوری و شعاعی

کمپرسور محوری
در کمپرسور محوری هوا را از میان پره های خود عبور داده می شود و به سمت عقب میراند این کمپرسور دارای یک و یا دو و یا چند طبقه پره میباشد که زاویه های پره ها در طبقه اول زیاد است

و به تدریج هر قدر که به سمت محفظه احتراق پیش میرویم زاویه پره ها کم میشود و از سرعت سیال کم شده و به فشار و دمایش افزوده میشود در جداره این کمپرسورها پره های ثابتی وجود دارد

که جهت هوای ورودی را از هز طیقه به طبقه بعدی تنظیم میکند .

در این نوع از کمپرسورها خطر سکته کمپرسور بسیار کم است

ردیف های ثابت کمپرسور انرژی جنبشی را که توسط پره های متحرک به سیال عامل داده میشود

به ازدیاد فشار تبدیل کرده و همچنین جهت سیال را به زاویه ای مناسب برای ورود به ردیف بعدی پره های متحرک تصحیح مینماید هر طبقه کمپرسور شامل یک ردیف پره چرخنده

و به دنبال آن یک ردیف پره ثابت میباشد . ولی قبل از ورود سیال به طبقه اول کمپرسور یک ردیف پره ثابت به نام ( پره راهنمای ورودی ) قرار میدهند که جهت سیال را برای ورود به طبقه اول کمپرسور تصحیح مینماید .

کمپرسور چیست؟

تجهیزات_مکانیکی compressor٬ کمپرسور

کمپرسور، یکی از مهمترین ابداعات صنعتی بشریت بوده که کاربرد آن روز به روز گسترش پیدا می کند.

کاربردهای کمپرسور و به طور صنعت هوای فشرده به قدری زیاد است که در این صفحه، مجال پرداختن به این موضوع گسترده را نداریم.

به طور کلی کمپرسور برای فشرده سازی انواع مختلف گازها به کار می رود.

به شکل زیر نگاه کنید.

گیج فشارسنجی (که با شماره یک مشخص شده) فشار گاز داخل سیلندر را به صورت مدرج نشان می دهد.

هرچقدر فشار بیشتری به دسته پیستون وارد کنیم و گاز شماره 2 را بیشتر فشرده کنیم، گیج فشارسنج، فشار بیشتری را نشان می دهد.

کمپرسور چیست

مکانیزم نشان داده شده، یک کمپرسور ساده می باشد.

در واقع اساس کار همه کمپرسورها بر همین اصل استوار است منتها تجهیزات و روش فشرده سازی آنها با یکدیگر متفاوت است.

2# تاریخچه کمپرسور

انقلاب صنعتی شروع تغییرات بسیاری بود، نگاه جدید به ابزارهای دمنده و کاربردهای آن ها نیز از جمله این موارد است.

سال ها پس از شروع انقلاب صنعتی، ماشین دمنده هیدرولیکی جان ویکلسون نقش مهمی در تغییر شرایط صنایع مختلفی مثل
آهنگری، معادن فلزی، کارگاه های تولیدی و … ایفا کرد و الهام بخش کمپرسورهای مدرن شد.

در سال 1857، یک سیستم ریلی بین ایتالیا و فرانسه طراحی شد که یک تونل هشت مایلی در مسیر آن بود.
تونل توسط تعداد زیادی از کارگران حفر می شد، پس برای اکسیژن رسانی و تهویه هوا از کمپرسورهای هوا به منظور انتقال هوای تازه به داخل تونل استفاده شد.

همچنین از کمپرسور برای راه اندازی ابزارهای پنوماتیکی مثل دریل و مته برای حفر و کندن سنگ ها استفاده شد.

استفاده از کمپرسور به این شکل برای اولین بار رخ داد و این مسئله منجر به کوتاه شدن زمان لازم برای حفر تونل شد.

در سال 1888، ویکتور پاپ اولین کارخانه را با استفاده از کمپرسورها راه اندازی کرد.
در این زمان کاربردهای وسیع هوای فشرده و کمپرسورها راهی جدید در حیطه صنایع مختلف آغاز کرد.

در قرن بیستم، کمپرسورهای هوا به شکل ها و با کاربردهای متنوع توسعه یافت و
در نهایت به شکل دستگاه های پرکاربرد و جذاب امروزی در آمد.

تفاوت پمپ و کمپرسور -تاریخچه کمپرسور

3# انواع کمپرسور بر اساس عملکرد

در جدول زیر، انواع کمپرسورها بر اساس عملکرد را مشاهده می کنید.

همانطور که می بینید کمپرسورها به دو دسته اصلی دینامیکی و جابه جایی مثبت تقسیم بندی می شوند.

در ادامه، ابتدا کمپرسورهای دینامیکی و سپس کمپرسورهای جابه جایی مثبت را بررسی می کنیم.

جدول انواع کمپرسور

4# انواع کمپرسور دینامیکی

در کمپرسورهای دینامیکی، از پره هایی بر روی محور کمپرسور برای کمپرس کردن هوا استفاده می شود.

از خواص و ویژگی های کمپرسورهای دینامیکی نسبت به کمپرسورهای جابه جایی مثبت، می توان به موارد زیر اشاره کرد.

1- بازدهی و راندمان بالایی دارند.

2- توانایی بالایی در انتقال حجم و دبی زیاد دارند.

3- توانایی پایینی در ایجاد فشارهای بالا دارند.

همانطور که اشاره شد، این کمپرسورها به دو دسته کلی محوری و سانتریفیوژ تقسیم بندی می شوند.

ابتدا کمپرسور محوری و سپس کمپرسور سانتریفیوژ را بررسی می کنیم.

1-4# کمپرسور محوری

در شکل زیر، یک مدل کمپرسور محوری را مشاهده می کنید.

بدنه کمپرسور با رنگ آبی کم رنگ مشخص شده و ثابت می باشد.

کمپرسور محوری پره های صورتی رنگ با شماره 3 مشخص شده و به بدنه متصل شده اند.

محور کمپرسور که با شماره 1 نشان داده شده با چرخش خود، پره های روتور (که با رنگ قهوه ای و شماره 2 مشخص شده اند) را به حرکت در می آورند.

با گردش روتور شماره 1، هوا از محدوده A مکش شده و به سمت ناحیه B هدایت شده و کمپرس می شود.

کمپرسور محوری معمولا در موتورهای جت (که در هواپیماها استفاده می شود) به کار می رود.

در شکل زیر، قسمت جلوی یک موتور هواپیما نشان داده شده.

کمپرسور محوری، در جلوی موتور قرار گرفته است.

کمپرسور هواپیما در این شکل (شکل بالا) پره هایی را مشاهده می کنید که با گردش محور موتور، هوا را به سمت داخل موتور مکش می کنند.

این پروسه در شکل زیر نشان داده شده.

شفت شماره 1، محور مشترک توربین و کمپرسور می باشد.

توربین هواپیما

با گردش محور، پره های کمپرسور (با شماره 2 نشان داده شده اند) هوا را به داخل توربین مکش می کنند.

هوا فشرده شده در ناحیه شماره 3 با سوخت ترکیب می شود.

با احتراق مخلوط سوخت و هوا، انرژی رانشی بسیار زیادی تولید می شود.

مقداری از این انرژی برای چرخش پره های توربین (که با شماره 4 مشخص شده) مصرف می شود.

توربین باید بچرخد تا کمپرسور را به حرکت در آورد (محور توربین و کمپرسور یکی می باشد)

مابقی این انرژی با خروج از نازل شماره 5، باعث رانش کل مجموعه و در نتیجه رانش هواپیما به سمت جلو می شود.

اکنون شما را با نوع دوم کمپرسور دینامیکی، یعنی کمپرسور سانتریفیوژ آشنا می کنیم.

2-4# کمپرسور سانتریفیوژ یا گریز از مرکز

این کمپرسور، عملکردی مشابه کمپرسور محوری دارد.

کمپرسور محوری، هوا را در جهت محور شفت کمپرسور فشرده می کند.

ولی کمپرسور سانتریفیوژ، هوا را در جهت شعاع شفت کمپرسور فشرده می کند.

خوشبختانه در یک مقاله جداگانه به بررسی کمپرسور سانتریفیوژ پرداخته ایم.

اکنون به بررسی کمپرسورهای جابه جایی مثبت می پردازیم.

5# انواع کمپرسور جابه جایی مثبت

کمپرسورهای جابه جایی مثبت، با جابه جایی هوا از یک ناحیه پرحجم به یک ناحیه کم حجم، باعث مکش هوا و کمپرس کردن آن می شود.

این کمپرسورها به دو نوع کلی روتاری و رفت و برگشتی دسته بندی می شوند.

1-5# انواع کمپرسور روتاری

انواع کمپرسور روتاری به 5 نوع کلی دسته بندی می شوند.

1- کمپرسور لوب (LOBE COMPRESSOR)

2- کمپرسور اسکرو (SCREW COMPRESSOR)

3- کمپرسور وان (VANE COMPRESSOR)

4- کمپرسور رینگ مایع (LIQUID RING COMPRESSOR)

5- کمپرسور اسکرول (SCROLL COMPRESSOR)

در تمامی کمپرسورهای نام برده شده، عضوهای چرخشی با چرخش خود، هوا را مکش و فشرده می کنند.

این عضوهای چرخشی می توانند پروانه های چند پره، شفت هایی با شکل و فرم خاص و یا مارپیچ هایی روی بدنه باشند.

خوشبختانه در یک مقاله جداگانه به بررسی کمپرسورهای روتاری (روتوری یا دورانی) پرداخته ایم.

2-5# انواع کمپرسور رفت و برگشتی

در کمپرسور رفت و برگشتی، یک عضو، یک مکانیزم یا یک قطعه، با حرکت در جهت محور طولی باعث مکش و کمپرس گاز می شود.

معمولا این عضو، با حرکت به سمت عقب، ایجاد خلا می کند (یعنی مکش هوا ایجاد می کند) و
با حرکت به سمت جلو، همان هوای مکش شده را کمپرس می کند و به سمت خروجی هدایت می کند.

مکانیزم یاد شده را در سیلندر و پیستون ها و کمپرس های دیافراگمی مشاهده می کنید.

به طور کلی کمپرسورهای رفت و برگشتی به سه دسته کلی زیر تقسیم می شوند.

1- کمپرسور رفت و برگشتی تک اثره

2- کمپرسور رفت و برکشتی دو اثره

3- کمپرسور رفت و برگشتی دیفراگمی

در یک مقاله جداگانه، کمپرسورهای رفت و برگشتی تک اثره و دو اثره (یا همان کمپرسور پیستونی) را بررسی کرده ایم.

اکنون کمپرسور دیافراگمی را بررسی می کنیم.

کمپرسور دیافراگمی

کمپرسور دیافراگمی از یک غشای انعطاف پذیر برای مکش هوا استفاده می کند.

شکل زیر، نمایی شماتیک از کمپرسور دیافراگمی را نشان می دهد.

این کمپرسور از دو عضو ثابت سیلندر (شماره 1) و کلاهک سیلندر (شماره 2) تشکیل شده.

معرفی اجزای کمپرسور دیافراگمی

یک غشای انعطاف پذیر (شماره 3) در فضای بین کلاهک و سیلندر قرار گرفته و محیط (حجم یا فضای) شماره 5 و 4 را از یکدیگر جدا می کند.

در شکل بالا، پیستون شماره 7 داخل سیلندر حرکت می کند و
دو سوپاپ یک طرفه که با شماره 6 مشخص شده اند بر روی کلاهک قرار گرفته اند.

مکانیزم لنگی که با خط سبز مشخص شده وظیفه ایجاد حرکت رفت و برگشت برای پیستون شماره 7 را بر عهده دارد.

در حجم شماره 5، روغن مخصوص کمپرسور قرار می گیرد.

روش عملکرد کمپرسور دیافراگمی

به شکل زیر نگاه کنید.

هنگامی که پیستون شماره 1 عقب می رود، روغن موجود در فضای شماره 2 ، ساکشن (مکش) می شود.

غشای شماره 3 ، همزمان با پیستون و روغن، به سمت عقب مکش می شود.

روش عملکرد کمپرسور دیافراگمی

در اثر این مکش، حجم محفظه شماره 4 افزایش پیدا می کند و
هوا از سوپاپ ورودی شماره 5 مکش شده و وارد فضای شماره 4 می شود.

در این حالت، سوپاپ خروجی شماره 6 بسته می ماند.

مرحله بعد در شکل زیر نشان داده شده.

با حرکت پیستون (شماره 1) به سمت جلو، روغن محفظه شماره 2 و غشای شماره 3 به سمت جلو حرکت می کنند.

نحوه عملکرد کمپرسور دیافراگمی

در اثر این حرکت، حجم فضای شماره 4 کاهش می یابد و باعث خروج هوا از سوپاپ خروجی شماره 6 می شود.

در این مرحله (مرحله کمپرس) سوپاپ ورودی (شماره 5) بسته می ماند.

در شکل زیر، یک نمونه واقعی کمپرسور دیافراگمی که از دو دیافراگم بهره می برد را مشاهده می کنید.

کمپرسور رفت و برگشتی دیافراگمی

چگونه میتوان با انرژی خورشیدی آب را تصفیه کرد؟

تجهیزات برقی٬ تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند Cellular٬ solar water treatment systems٬ انرژی خورشیدی٬ تصفیه٬ سلولار

استفاده از انرژی خورشیدی در تصفیه آب می‌تواند به عنوان یک روش پایدار و صرفه جویی در مصرف انرژی در تصفیه آب مورد استفاده قرار گیرد. برای تصفیه آب با استفاده از انرژی خورشیدی، می‌توان از سیستم‌های تصفیه آب خورشیدی (solar water treatment systems) استفاده کرد که عمدتاً به سه روش زیر عمل می‌کنند:

استفاده از سلول‌های خورشیدی: در این روش انرژی خورشیدی توسط سلول‌های خورشیدی جذب می‌شود و سپس به باتری‌ها منتقل می‌شود. باتری‌ها برای تامین انرژی لازم برای سیستم تصفیه آب و سایر تجهیزات مورد نیاز به کار می‌روند.
استفاده از تصفیه آب با انرژی خورشیدی: در این روش از پنل‌های خورشیدی برای تولید بخار استفاده می‌شود. بخار به عنوان یک عامل ضد عفونی کننده برای تصفیه آب استفاده می‌شود.
استفاده از تصفیه آب با استفاده از گرمای خورشید: در این روش از یک کالکتور خورشیدی استفاده می‌شود که گرمای مستقیم خورشید را تبدیل به انرژی حرارتی می‌کند. این گرما برای تصفیه آب استفاده می‌شود.

برای استفاده از انرژی خورشیدی در تصفیه آب، معمولاً از سیستم‌های خورشیدی مستقر بر روی سطح زمین یا روی سقف‌ها استفاده می‌شود. این سیستم‌ها برای تولید انرژی الکتریکی و یا گرمای حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرند که این انرژی برای تصفیه آب مورد استفاده قرار میگیرد.

در روش‌های تصفیه آب با استفاده از انرژی خورشیدی، پنل‌های خورشیدی معمولاً بر روی دستگاه‌های تصفیه قرار می‌گیرند تا برق مورد نیاز دستگاه تامین شود. سپس با استفاده از تکنولوژی‌های مختلفی مانند نانوفیلتراسیون، اسمز معکوس، متود‌های فیلتراسیون، و غیره آب تصفیه شده می‌تواند به دست آید.

یکی از مثال‌های روش‌های تصفیه آب با استفاده از انرژی خورشیدی، سیستم تصفیه آب سلولار (Cellular Water Treatment System) است که به وسیله‌ی شرکت بریتیش پاور اینترنشنال (British Power International) توسعه یافته است. در این سیستم، از پنل‌های خورشیدی به عنوان منبع تغذیه استفاده می‌شود و با استفاده از فرایند اسمز معکوس آب در مراحل مختلف تصفیه شده و قابل استفاده می‌شود. همچنین، شرکت‌های دیگری نیز مانند شرکت SunSpring America از تکنولوژی‌های تصفیه آب با استفاده از انرژی خورشیدی استفاده می‌کنند.

در حوزه استفاده از انرژی خورشیدی در تصفیه آب، چندین پروژه موفق در جهان اجرا شده‌اند که می‌توان به برخی از آنها اشاره کرد:

پروژه تصفیه آب با استفاده از انرژی خورشیدی در روستای Togodo در کشور بنین: در این پروژه، سیستم تصفیه آب از طریق استفاده از پنل‌های خورشیدی و باتری‌های ذخیره‌سازی، به طور کامل با انرژی خورشیدی اداره می‌شود.
پروژه تصفیه آب با استفاده از انرژی خورشیدی در روستای Khaiko در کشور زیمبابوه: در این پروژه، یک سیستم تصفیه آب خورشیدی با ظرفیت ۲۰۰۰ لیتر در ساعت در روستا نصب شده است که برای تامین نیازهای آبی مردم محلی و کاهش بیماری‌های مرتبط با آب، به کار گرفته می‌شود.
پروژه تصفیه آب با استفاده از انرژی خورشیدی در شهرستان واردا در استرالیا: در این پروژه، سیستم تصفیه آب خورشیدی با ظرفیت ۳۰۰۰ لیتر در ساعت نصب شده است که برای تصفیه آب شهرستان واردا استفاده می‌شود.

KarmSolar launches water solutions division in Egypt

موضوعات روز در زمینه تصفیه آب و فاضلاب

بهره برداری٬ فرآیند آب٬ انرژی خورشیدی٬ تغییرات اقلیمی٬ تکنولوژی٬ صفیه آب پایدار٬ فاضلاب٬ کمبود آب٬ مدیریت پساب‌٬ مدیریت کنترل کیفیت آب٬ مدیریت هوشمند٬ هوش مصنوعی

Western Sydney's new high-tech water plant - Utility Magazine

بسیار سوال می شود که مسایل روز در زمینه تحقیقات و تکنولوژیهای آب و فاضلاب کدامند. موضوعات روز در زمینه تصفیه آب و فاضلاب شامل موارد زیر می‌باشد:

استفاده از تکنولوژی‌های نوین در تصفیه آب و فاضلاب: از جمله استفاده از نانوفیلتراسیون، تصفیه آب با استفاده از ممبران‌های جدید، سیستم‌های اسکرابر هوا، استفاده از سامانه‌های هوشمند و IoT در تصفیه‌خانه‌ها و …
توسعه تکنولوژی‌های تصفیه آب پایدار: بهبود کارایی سیستم‌های تصفیه، کاهش مصرف انرژی و مواد شیمیایی، بازیابی مواد مفید و بازیافت آب و مواد شیمیایی، کاهش تولید پسماند و …
مدیریت هوشمند آب و فاضلاب: استفاده از فناوری‌های هوشمند جهت بهبود کارایی سیستم‌های تصفیه، کاهش اتلاف آب، پیشگیری از آلودگی محیط زیست و توسعه اقتصاد سبز.
مسائل مربوط به کمبود آب: به دلیل کمبود آب در بسیاری از مناطق جهان، راهکارهای جدید برای بهبود تامین آب شامل استفاده از منابع آب شور، تصفیه آب فاضلاب، استفاده از سیستم‌های بازیابی و بازیافت آب و …
تاثیر تغییرات اقلیمی بر تولید و تصفیه آب: تغییرات اقلیمی باعث تحولاتی در تامین آب و تصفیه آن می‌شود، بنابراین لازم است که تحقیقات جدید در این زمینه صورت گیرد و راهکارهای جدیدی برای مقابله با این تغییرات ارائه شود.
مدیریت پساب‌ها: مدیریت صحیح پساب‌ها از جمله موضوعات مهم در زمینه تصفیه فاضلاب است. در این زمینه، اهمیت استفاده از فناوری‌های پیشرفته برای جلوگیری از آلودگی و آسیب به محیط زیست بسیار مهم است. همچنین، به دلیل افزایش جمعیت و صنعت در سراسر جهان، مدیریت پساب‌ها نیز به عنوان یک چالش مهم برای محیط زیست در نظر گرفته می‌شود.
توسعه فناوری‌های نوین: به دلیل رشد روز افزون جمعیت و نیاز به تأمین آب شرب و تصفیه فاضلاب، توسعه فناوری‌های نوین در زمینه تصفیه آب و فاضلاب امری ضروری است. در این راستا، تحقیقات بر روی فناوری‌های پیشرفته مانند فرایندهای غشایی، اکسیداسیون پیشرفته، فناوری‌های نانو و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر ادامه دارد.
تصفیه آب با استفاده از انرژی خورشیدی: در این روش، از پنل‌های خورشیدی برای تأمین انرژی برای پمپاژ آب و فرآیندهای تصفیه آب استفاده می‌شود. این روش، علاوه بر کاهش مصرف انرژی، به حفظ محیط زیست و کاهش گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند.
تصفیه آب با استفاده از هوش مصنوعی: در این روش، از الگوریتم‌های هوش مصنوعی مانند یادگیری عمیق و شبکه‌های عصبی برای بهبود راندمان فرایندهای تصفیه آب استفاده می‌شود. این روش، با بهبود کارایی فرایندهای تصفیه آب و کاهش هزینه‌ها، بهبود مدیریت و بهره‌وری منابع آب کمک می‌کند.
مدیریت کنترل کیفیت آب: در این زمینه، بررسی و کنترل کیفیت آب‌های تصفیه شده و همچنین کیفیت آب‌های خروجی از کارخانه‌های تصفیه آب، بسیار حائز اهمیت است. این امر در کنار مدیریت پساب‌ها و کنترل آلودگی منابع آبی، به بهبود و حفاظت از محیط زیست و منابع آبی کمک می‌کند. همچنین، پژوهش‌های جدید در زمینه تصفیه آب و ایجاد فناوری‌های نوین، موضوعی داغ و پرطرفدار در این زمینه به شمار می‌آید.

نازل فیلتر – filter nozzle

تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند nozzle٬ نازل٬ نازل فیلتر

در فرآیند صاف سازی آب در مخازن تحت فشار مثل فیلتر شنی، فیلتر کربنی و مخازن سختی گیر رزینی و همچنین مخازن ثقلی تصفیه آب(صافی شنی کند و صافی شنی تند) جهت جلوگیری از فرار سیلیس، کربن فعال و رزین های تصفیه آب و رزین های کاتیونی و آنیونی و همچنین جداسازی آب تصفیه شده، ضروریست از قطعاتی که عموما از جنس PP (نازل پلاستیکی)،برنج(نازل برنجی) و استنلس استیل( نازل استیل) می باشد استفاده شود.

نکته مهم در مورد نازل ها این است که فاصله شیار ها و قطر منافذ نازل های فیلتر بایستی کمتر از قطر سیلیس،کربن و رزین انتخاب گردد. برای نیل به این هدف قطعاتی به نام نازل فیلتر(نازل تصفیه آب) در بالا و پایین فیلترهای شنی و کربن فعال روی صفحه نازل نصب می گردند.

استحکام قطعات نازل سبب افزایش طول عمر و کارایی کلی تجهیز می شود.

نازل ها با توجه به نوع کاربری آنها انواع و مدلهای مختلفی دارند از جمله: نازل مدل P، نازل مدل PKO، نازل مدل DDR، نازل مدل M، نازل مدل C1، نازل مدل D

نازل ها در تصفیه آب در 4 مدل فیلتر پرکاربردترند:

– نازل فیلتر شنی(نازل صافی شنی)

– نازل فیلتر کربنی( نازل صافی کربن فعال)

– نازل فیلتر سختی گیر(نازل ستون سختی گیر)

– نازل فیلتر میکسبد(نازل Mixed Bed)

در فیلتر ها یا صافی های شنی و کربنی فاصله شیارهای نازلها معمولا بدلیل سایز بزرگتر ذرات سیلیس و کربن بزرگتر و بیشتر است و در فیلتر ها یا ستونهای سختی گیر رزینی و ستونهای رزینی میکس بد بدلیل سایز کوچک رزینهای کاتیونی و رزینهای آنیونی فاصله شیارهای نازلها کوچکتر انتخاب می شود. در تصفیه آب استخر ها نیز این نازل ها در صافی های شنی و کربنی کاربرد وسیعی دارند.

نازل های صافی شنی(ماسه ای) و نازل های صافی کربن اکتیو،نازل های مخازن سختی گیر و نازل های ستون میکسبد همگی وظیفه هدایت و توزیع یکنواخت آب داخل فیلتر را برعهده دارد بنابراین انتخاب صحیح نازل نقش مهمی در عملکرد صحیح ستونهای فیلتر شنی و ستونهای کربن فعال دارند.

نازل ها معمولا با فواصل شیار 0.15 میلی متر تا 2 میلی متر تولید می شوند. در مورد صافی های شنی با توجه به قطر سیلیس ها می توان فاصله شیار ها را بزرگتر در نظر گرفت. در مورد صافی های کربنی(فیلتر های کربن فعال) می بایست فاصله شیارهای نازل کوچکتر انتخاب گردد.همچنین در مورد مخازن سختی گیر با توجه به ریز بودن انداره رزین های کاتیونی فاصله شیار های نازل به مراتب کوچکتر خواهد بود.

عمدتا” در نازل فیلتر شنی به صورت سوراخ کاری شده گرفتگی نازل بالاتر به نسبت نازل به صورت شیاری می باشد.

یکنواخت بودن جریان در تمام فیلتر شنی یکی از اصلی تر کارها در طراحی و .ساخت فیلتر شنی می باشد. رعایت نکردن فاصله مناسب بین نازل ها باعث گرفتگی زود فیلتر شنی و کارایی پایین آن می شود. وجود این نازل های پلاستیکی(نازل PP) سبب عدم تخلیه و فرار سیلیس، کربن فعال و رزین های آنیونی و کاتیونی می شود.

این نازل های پلاستیکی و برنجی به دلیل داشتن منافذ بسیار ریز و جاگذاری مناسب برای صافی شنی و صافی کربنی سبب سهولت کار می شوند

→ قبلی