روشهای تولید هیدروژن به صورت صنعتی چیست؟

تجهیزات_مکانیکی

روش‌های صنعتی تولید هیدروژن:

بخار اصلاحی متان (Steam Methane Reforming – SMR):
- متداول‌ترین روش صنعتی که در آن بخار آب با گاز متان در دما و فشار بالا واکنش داده و هیدروژن و دی‌اکسید کربن تولید می‌شود.
گازی‌سازی زغال‌سنگ (Coal Gasification):
- تبدیل زغال‌سنگ به گاز سنتز (مخلوط هیدروژن و مونوکسید کربن) با استفاده از بخار و اکسیژن.

3. الکترولیز آب (Water Electrolysis):

- تجزیه آب به هیدروژن و اکسیژن با استفاده از برق. شامل فناوری‌هایی مانند الکترولایزرهای PEM، قلیایی، و اکسید جامد.

پیرولیز هیدروکربن‌ها (Hydrocarbon Pyrolysis):
- تجزیه حرارتی گاز طبیعی بدون استفاده از اکسیژن یا بخار برای تولید هیدروژن و کربن جامد.
فرایند کلرو-قلیایی (Chlor-Alkali Process):
- تولید هیدروژن به‌عنوان محصول جانبی در فرایند تولید کلر و سدیم هیدروکسید.
فتوالکتروشیمی (Photoelectrochemical Water Splitting):
- استفاده از نور خورشید برای تجزیه آب از طریق مواد نیمه‌هادی خاص.
گازی‌سازی زیست‌توده (Biomass Gasification):
- تبدیل مواد زیستی (مانند پسماند کشاورزی) به هیدروژن و سایر گازها.
هیدرولیز شیمیایی (Chemical Hydrolysis):
- واکنش مواد شیمیایی خاص (مانند آلومینیوم) با آب برای تولید هیدروژن.
تولید زیستی هیدروژن (Biological Hydrogen Production):
- استفاده از میکروارگانیسم‌ها برای تولید هیدروژن از مواد آلی.

تولید صنعتی هیدروژن به روش الکترولیز آب Proton Exchange Membrane (PEM)

تجهیزات برقی٬ تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند PEM٬ Proton Exchange Membrane٬ الکترولیز آب٬ هیدروژن

الکترولیز گزینه‌ای امیدوارکننده برای تولید هیدروژن بدون کربن از منابع تجدیدپذیر و هسته‌ای است. الکترولیز فرایندی است که در آن با استفاده از برق، آب به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌شود. این واکنش در دستگاهی به نام الکترولایزر انجام می‌شود. اندازه الکترولایزرها می‌تواند از تجهیزات کوچک مناسب برای تولید هیدروژن در مقیاس کوچک تا تأسیسات بزرگ برای تولید متمرکز که مستقیماً به منابع تجدیدپذیر یا سایر اشکال تولید برق بدون انتشار گازهای گلخانه‌ای متصل هستند، متفاوت باشد.

شماتیک یک الکترولایزر غشای الکترولیت پلیمری

نحوه عملکرد

مانند سلول‌های سوختی، الکترولایزرها نیز از یک آند و یک کاتد تشکیل شده‌اند که توسط یک الکترولیت جدا می‌شوند. تفاوت عملکرد الکترولایزرها عمدتاً به نوع ماده الکترولیت و گونه‌های یونی هدایت‌شده توسط آن بستگی دارد.

الکترولایزرهای غشای الکترولیت پلیمری (PEM)

در این نوع الکترولایزرها، الکترولیت از جنس پلاستیک خاص جامد است.

آب در آند واکنش داده و اکسیژن و یون‌های هیدروژن با بار مثبت (پروتون‌ها) تولید می‌کند.
الکترون‌ها از طریق مدار خارجی جریان یافته و یون‌های هیدروژن از طریق غشای PEM به سمت کاتد منتقل می‌شوند.
در کاتد، یون‌های هیدروژن با الکترون‌ها ترکیب شده و گاز هیدروژن تولید می‌شود.

واکنش در آند:
2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻

واکنش در کاتد:
4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂

الکترولایزرهای قلیایی

در الکترولایزرهای قلیایی، انتقال یون‌های هیدروکسید (OH⁻) از کاتد به آند از طریق الکترولیت انجام می‌شود و هیدروژن در سمت کاتد تولید می‌گردد. این الکترولایزرها از محلول قلیایی مایع (مانند هیدروکسید سدیم یا پتاسیم) به عنوان الکترولیت استفاده می‌کنند و سال‌هاست که به صورت تجاری در دسترس هستند. روش‌های جدیدتر با استفاده از غشاهای تبادل یونی قلیایی (AEM) در مقیاس آزمایشگاهی امیدوارکننده نشان داده‌اند.

الکترولایزرهای اکسید جامد

الکترولایزرهای اکسید جامد که از ماده سرامیکی جامد به عنوان الکترولیت استفاده می‌کنند، یون‌های اکسیژن با بار منفی (O²⁻) را در دماهای بالا هدایت کرده و به شیوه‌ای متفاوت هیدروژن تولید می‌کنند.

بخار در کاتد با الکترون‌های مدار خارجی ترکیب شده و گاز هیدروژن و یون‌های اکسیژن منفی تولید می‌شود.
یون‌های اکسیژن از غشای سرامیکی عبور کرده و در آند واکنش داده و اکسیژن گاز و الکترون تولید می‌کنند.

این الکترولایزرها باید در دمای ۷۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد کار کنند تا غشاهای اکسید جامد عملکرد صحیحی داشته باشند، در حالی که الکترولایزرهای PEM در دمای ۷۰ تا ۹۰ درجه سانتی‌گراد و الکترولایزرهای قلیایی تجاری در دمای کمتر از ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد عمل می‌کنند. نسخه‌های پیشرفته آزمایشگاهی با استفاده از الکترولیت‌های سرامیکی هادی پروتون، دمای عملیاتی را به ۵۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد کاهش داده‌اند. الکترولایزرهای اکسید جامد می‌توانند از حرارت موجود در این دماها (از منابعی مانند انرژی هسته‌ای) برای کاهش انرژی الکتریکی موردنیاز برای تولید هیدروژن استفاده کنند.

چرا این روش مدنظر است؟

الکترولیز یکی از مسیرهای اصلی تولید هیدروژن برای دستیابی به هدف “Hydrogen Energy Earthshot” است که کاهش هزینه هیدروژن پاک به ۱ دلار به ازای هر ۱ کیلوگرم در ۱ دهه (“1 1 1”) را دنبال می‌کند. هیدروژن تولیدشده از طریق الکترولیز می‌تواند بدون انتشار گازهای گلخانه‌ای باشد، به شرط آنکه منبع برق مورد استفاده نیز پاک باشد.

هزینه، بازده، و انتشارهای ناشی از تولید برق باید هنگام ارزیابی مزایا و اقتصادی بودن تولید هیدروژن از طریق الکترولیز مورد توجه قرار گیرند. در بسیاری از مناطق، شبکه برق فعلی برای تأمین برق موردنیاز الکترولیز مناسب نیست، زیرا انتشار گازهای گلخانه‌ای و میزان سوخت مصرفی به دلیل بازده پایین فرایند تولید برق بالا است.

امکان هم‌افزایی با تولید برق تجدیدپذیر

تولید هیدروژن از طریق الکترولیز می‌تواند فرصت‌هایی برای هم‌افزایی با تولید برق پویا و متناوب، که ویژگی برخی از فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر است، ایجاد کند. به‌عنوان مثال، با وجود کاهش مداوم هزینه‌های انرژی بادی، تغییرپذیری ذاتی باد مانعی برای استفاده مؤثر از آن است. در یک مزرعه بادی، سوخت هیدروژنی و تولید برق می‌توانند با یکدیگر یکپارچه شوند تا انعطاف‌پذیری لازم برای هماهنگ‌کردن تولید با نیازهای عملیاتی سیستم و عوامل بازار فراهم شود. همچنین، در زمان‌هایی که تولید برق از مزارع بادی بیش از حد نیاز باشد، به جای محدودکردن برق تولیدشده، می‌توان از این برق مازاد برای تولید هیدروژن از طریق الکترولیز استفاده کرد.

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.

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

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

دریچه آب بند- Sluice Gates

تجهیزات_مکانیکی Sluice Gates٬ Weir٬ دریچه آب بند٬ سرریز

دریچه آب بند کاربرد فراوانی در تصفیه خانه های آب و فاضلاب دارد که در عین سادگی آنها عملکرد تصفیه خانه به عملکرد صحیح آنها بستگی دارد. اصولا کاربرد دریچه آب بند بمنظور کنترل جریان سیالاتی از قبیل آب و فاضلاب ورودی به تصفیه خانه ها و ایستگاه های پمپاژ و واحد های تصفیه خانه می باشد. وظیفه دریچه آب بند کنترل ارتفاع سیال، سرعت سیال و یا انسداد کانال به منظور تغییر جهت سیال و در برخی تاسیسات از قبیل آشغالگیرها و ایستگاه های پمپاژ در مواقع اضطرار، بمنظور تعمیرات یا خارج ساختن از مدار بهره برداری و یا تعویض قطعات، مورد استفاده قرار می گیرند.

دریچه آب بند، دریچه قائمی است که به کمک آن می توان جریان مایع را قطع نمود. دریچه آب بند، از صفحه اصلی دریچه، لاستیک آب بند P شکل، فریم، شفت یا میل پیچ و فرمان گردان تشکیل شده است. دریچه آب بند کشویی را جهت جلوگیری از خوردگی، از جنس مناسب و مقاوم در برابر خوردگی و همچنین مقاوم در برابر فشار های هیدرولیکی می سازند. گروه صنعتی کارپرن توانایی ساخت انواع دریچه آب بند از جنس فولاد St. 37، فولاد ضد زنگ استنلس استیل S.S 304 , S.S 316 و Duplex را دارا می باشد. همچنین بمنظور جلوگیری از خوردگی دریچه ها و قطعات مربوطه دریچه آب بند، پوشش های مختلفی از جمله گالوانیزه گرم، گالوانیزه سرد، رنگ های اپوکسی، پلی اورتان یا زینگا مورد استفاده قرار می گیرند.

متداولترین موارد استفاده دریچه آب بند بشرح ذیل میباشد:

دریچه سه طرف آب بند جهت نصب در کانالهای آب و فاضلاب
دریچه سه طرف آب بند جهت تنظیم سطح فاضلاب در حوض های هوادهی و …
دریچه چهار طرف آب بند جهت نصب در لوله های ورودی و خروجی به ایستگاه های پمپاژ و ..
دریچه چهار طرف آب بند در مخازن بتنی بعنوان شیر های تخلیه و ….

اجزاء اصلی تشکیل دهنده دریچه آب بند شامل موارد ذیل می باشد:

فلکه گردان از جنس چدن یا آلومینیوم ریخته گری شده یا آلیاژ خاص با سفارش مشتری
شافت مرکزی یا میل پیچ از جنس استنلس استیل S.S 304, S.S 316 یا کربن استیل St.37
مهره میل پیچ از جنس فسفر برنز
صفحه متحرک از جنس استنلس استیل S.S 304, S.S 316 یا کربن استیل St.37
نوار آب بند P شکل و نوار آبندی دور تا دور از جنس EPDM
فریم نگهدارنده از جنس استنلس استیل S.S 304, S.S 316 یا کربن استیل St.37

دریچه کشویی :

دریچه ای با حرکت قایم و عمدتا به شکل چهار گوش فولادی یا گرد چدنی می باشدکه به کمک آن می توان جریان مایع را قطع نمود از جمله ویژگی های دریچه های کشویی عبارتند از: طراحی جمع و جور،عایق بندی شده از سه طرف، حداقل میزان نشتی، عملکرد بدون مشکل در مدت زمان طولانی و امکان استفاده از آن بلافاصله پس از نصب. دریچه های کشویی شامل صفحه اصلی دریچه ، لاستیک های آبندی ، قاب فولادی نگهدارنده ، شافت انتقال نیرو ، فلکه دستی بالابر یا گیربکس دستی یا برقی جهت حرکت دریچه می باشند. دریچه های کشویی در مخازن و کانالهای روباز نظیر واحدهای آشغالگیری،واحدهای دانه گیری،تانکهای هوادهی، واحدهای کلرزنی و …بکار میروند.

دریچه سرریز Weir:

دریچه سرریز، دریچه ای است که با حرکت به سمت پایین باز می شود و امکان اندازه گیری تقریبی دبی مایع عبوری و نیز تنظیم ارتفاع مایع بالادست خود را فراهم می کند. از جمله ویژگی های دریچه های سرریز عبارتند از: طراحی جمع و جور،عایق بندی شده از سه طرف ، عملکرد بدون مشکل در مدت زمان طولانی و امکان استفاده از آن بلافاصله پس از نصب. کاربرد ویژه دریچه های سرریز با هدف تنظیم ارتفاع مایع در مخازن هوادهی و واحدهای زلال سازی تصفیه آب و فاضلاب می باشد.

دریچه آب بند (Sluice Gates)

دریچه‌های آب‌بند شامل دریچه‌های فولادی مستطیل شکلی هستند که به طورگسترده‌ای در ورودی و خروجی حوضچه‌ها برای کنترل جریان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دریچه آب‌بند شامل بخش‌های اصلی زیر می‌باشد؛

قاب

این بخش اساس سیستم را تشکیل می‌دهد. دریچه‌های آب‌بند با قاب باز یا قاب کامل با توجه به عمق نصب و ارتفاع باز کردن طراحی می‌شوند. قاب از پروفیل فولاد نرم یا فولاد ضد زنگ ساخته شده است.

درب

درب با سطح مسطح طراحی شده و روی ریل‌های لغزنده به بالا و پایین حرکت می‌کند. جنس درب از فولاد یا فولاد ضد زنگ می‌باشد.

آب‌بند

P، V و دو لبه به عنوان عنصر آب‌بندی به کار برده می‌شوند و آب‌بندی روی چهار طرف پن‌استاک به کار می‌رود. مواد آب‌بندی به طور استاندارد از جنس EPDM هستند، ولی بسته به تقاضا و نیاز پروژه جنس آن قابل تغییر است. مقاومت کلی در مقابل آب برای پن‌استاک‌های ساخته شده گارانتی نمی‌شود و نرخ نشت آن‌ها بستگی به جهات فشار دارد. نرخ نشت برآورد شده 0.4 لیتر‌ در دقیقه در هر متر می‌باشد.

محور

دریچه‌های استاندارد محور بالارونده دارند، اما دریچه نوع محور غیر بالارونده نیز موجود است. تقریبا تا عرض 1500 میلی‌متر، سیستم تک محور استفاده می‌شود؛ اما برای عرض‌های بیشتر، معمولا محورهای دوتایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

واحد متحرک

همه دریچه‌ها را می‌توان برای عملیات دستی و یا با محرک الکتریکی‌/ پنوماتیک تامین کرد. محرک‌های الکتریکی مجهز به درایو دستی (چرخ‌دستی) برای موارد اورژانسی هستند. محرک‌های الکتریکی با توجه به نوع عملیات دریچه انتخاب می‌شوند. دریچه‌هایی دارای امکان خاموش/روشن شدن و دریچه‌های دارای عملکرد تعدیل کننده، بیشترین کاربرد را دارند.

دریچه‌های متحرک دستی، چرخ دستی برای اندازه‌های کوچک و گیربکس‌های مورب برای ابعاد بزرگ دارند. اگر عرض دریچه زیاد باشد، دو قطعه واحد گیربکس مورب برای کاربردهای دریچه دومحوری دستی و اتوماتیک استفاده می‌شود.

دریچه آب بند را می توان به صورت فلکه گردان دستی یه در دریچه های به ابعاد بزرگ تر از گیربکس به همراه فله گردان جهت سهولت در باز و بسته کردن دریچه استفاده نمود. همچنین جهت اتوماسیون در تصفیه خانه های آب و فاضلاب می توان دریچه های آب بند را با استفاده از الکترو موتور و گیربکس افزایش دهنده قدرت یا با عملگر پنوماتیکی یا هیدرولیکی تولید نمود.

→ قبلی