عملکرد پمپهای فشار قوی در سیستم اسمز معکوس

اسمز معکوس

عملکرد پمپهای فشار قوی در سیستم اسمز معکوس

عملکرد پمپهای فشار قوی در سیستم اسمز معکوس

پمپهای فشار قوی یکی از اجزای اصلی هر سیستم اسمز معکوس می­باشد. این پمپها باید جریان یکنواخت برای المنتهای اسمز معکوس فراهم آورد. طراحی این پمپها باید به گونه­ ای باشد که نرخ جریان مورد نظر در فشار مطلوب سیستم را برای شرایط مختلف کاری عمر غشا تأمین نماید.مصرف انرژی پمپ فشار قوی، یکی از موارد هزینه بر سیستم اسمز معکوس است. لذا بازدهی انرژی بالای این پمپها یکی از فاکتورهای اساسی در ارزیابی اقتصادی سیستم است.
اغلب در سیستمهای اسمز معکوس با فشار کمتر از Psig 400 پمپهای سانتریفوژ مورد استفاده قرار می­گیرند. در این پمپها هنگامی که آب به خارج پروانه رسید بیشترین سرعت را دارد، آنگاه با خارج شدن آب از پمپ سرعت به فشار تبدیل می شود.

پمپهای سانتریفوژ دارای قابلیت تولید فشار و جریان پیوسته و یکنواخت هستند. لیکن در برخی مواقع برای ایجاد فشار بالای مورد نیاز در سیستم اسمز معکوس احتیاج به پمپی با پروانه بزرگ از لحاظ ابعاد یا پروانه استاندارد با سرعت بسیار زیاد است. در چنین مواردی از پمپهای سانتریفوژ چند مرحله­ای استفاده می­شود. در پمپهای سانتریفوژ چند مرحله­ای به منظور بالا بردن فشار تعدادی از پروانه­ ها را بصورت سری بهم متصل می­نمایند. یک یاتاقان آب را از پره قبلی جمع‌آوری کرده و وارد پره بعدی می‌کند.

اسمز معکوس

طرز کار پمپ گریز از مرکز

تمام پمپهای گریز از مرکز چند مرحله‌ای، بازدهی انرژی بالاتری نسبت به پمپهای گریز از مرکز یک مرحله‌ای با دور بالا دارند. هر پره پمپ چند مرحله‌ای فشار آبی را که از آن عبور می‌کند، حداکثر Psi 30 افزایش می‌دهد. نیروی تنشی که بر آب وارد می‌شود کاهش می‌یابد و در نتیجه انرژی کمتری توسط اصطکاک و آشفتگی جریان تلف می‌شود.

در برخی موارد برای تأمین فشار بالای مورد نیاز در سیستم اسمز معکوس ، از پمپهای پیستونی استفاده می­شود. عیب بزرگ این پمپها، نوسانات سرعت جریان خروجی از آنها می­باشد. این نوسانات سرعت از عوامل بروز پدیده تلسکوپی می­باشد. طی این پدیده لایه­ های مختلف غشا المنت به بیرون کشیده شده و المنت شکل تلسکوپ به خود می­گیرد که احتمال دارد که آسیب مکانیکی به المنت غشا وارد شود. بنابراین در زمانی که سیستم اسمز معکوس در سرویس است، استفاده از وسایل کاهش دهنده نوسان (Dampening Device) در پایین دست پمپ پیستونی، ایده مناسبی می باشد.

اسمز معکوس

دینامیک جریان یک پمپ گریز از مرکز چند مرحله‌ای

اسمز معکوس

شماتیک یک پمپ پیستونی

منحنی پمپ

فشار خروجی یک پمپ فشار قوی که در سیستمهای اسمز معکوس مورد استفاده قرار می‌گیرد، توسط منحنی آن پمپ مشخص می‌شود. دبی پمپ برابر با مجموع آب محصول، آب دور ریز و جریانهای برگشتی (Recycle) می­باشد. منحنی پمپ به منظور انتخاب مناسبترین پمپ جهت تأمین جریان و فشار لازم مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنان که در نمودار 1 نشان داده شده است، چنانچه دبی gpm 140 با فشار حداقل psig 200 مورد نظر باشد، مدل پمپ از نوع 12509 خواهد بود. برای این میزان دبی، فشار پمپ، psig 210 خواهد بود.

از آنجایی که آب ورودی به پمپ، دارای فشار است، در حقیقت فشار واقعی پمپ بیش از psig 210 خواهد بود. به عنوان مثال، فشار آب شهر ممکن است Psig 70 باشد که بعد از فیلترهای شنی و فیلترهای فشنگی در بالا دست اسمز معکوس تا psig 55 افت می‌کند و فشار واقعی در خروجی پمپ فشار قوی در این مثال psig 265 خواهد بود.
در انتخاب یک پمپ فشار قوی، پمپ باید به نحوی طراحی شود که با توجه به نمودار ذیل، حداکثر بازدهی را داشته باشد. توان پمپ باید طوری در نظر گرفته شود که هیچ گاه پمپ قادر به عبور جریانی بیش از آنچه که طراحی گردیده، نباشد. توان حداکثر نیز از حاصل ضرب توان در ضریب اطمینان به دست می‌آید.

در صورت وجود احتمال شکست در یک مسیر و یا باز شدن سهوی یک شیر وجود داشته باشد که موجب عملکرد مدید الکتروموتور پمپ در بالاتر از حداکثر توان انتخاب شده‌ آن شود، از الکتروموتور بزرگتری باید استفاده نمود. توانی را که الکتروموتور به طور واقعی استفاده می‌کند، توان شکست می‌نامند.
امروزه برای موارد کاربرد آب خالص، معمولاً یک پمپ با ظرفیت بیش از حد طراحی (Oversize) ضروری نیست، چه بسا که نتیجه آن اتلاف انرژی می­باشد. طراحی یک پمپ باید دقیقاً به اندازه‌ای باشد که فشار و جریان مورد نظر را تأمین کند. پیش بینی افزایش ناچیز سیستم در آینده، از این قائده مستثنی است.

اگر احتمال افزایش ظرفیت زیاد در آینده باشد باید این امکان عملی شود که یک ردیف اسمز معکوس به طور مستقل ساخته شود. این ردیف می‌تواند برروی اسکلت اسمز معکوس که هم اکنون در دسترس است، نصب شود به شرط اینکه اندازه‌ اسکلتی که در ابتدا ساخته شده برای حالت دوم باشد. اگر یکی از سیستم‌های اسمز معکوس جهت تعمیرات در سرویس نباشد باید دیگری بتواند آب مورد نیاز را تأمین کند.

بازدهی الکتروموتور

بازدهی الکتروموتور عاملی است که باید در نظر گرفته شود. بعضی از الکتروموتورها دارای بازده پایینی مانند 92% هستند. این مقدار با بازدهی 98% تا 99% برای الکتروموتورهایی که برای بازدهی بالا طراحی شده‌اند قابل مقایسه می­باشد. بازدهی بالاتر می‌تواند موجب صرفه‌جویی انرژی شود.

در برخی موارد از پمپهای فشار قوی شناور که بر روی تیوبهای تحت فشار افقی نصب می‌شوند، در سیستمهای اسمز معکوس استفاده می‌گردد. اگرچه این پمپها به سبب بازدهی انرژی­ رواج پیدا کرده‌اند، اما الکتروموتورهای شناور آنها بازدهی کمتری نسبت به موتورهای استانداردی که توسط هوا خنک می‌شوند، دارد. تنها مزیت این پمپها، صدای کمتر و شناور بودن آنها است.

به اشتراک گذاری این مطلب