در اين آرايش لوله ها در قسمت دمنده فن قرار دارند يعني فن زير مجموعه لوله ها قرار مي گيرند. اين آرايش به صورت شماتيك در شكل 10 نشان داده شده است.
 

شكل 10 - شكل شماتيك و صنعتي آرايش Forced

در نوع Forced لوله ها در قسمت بالايي فن قرار مي گيرند. به اين ترتيب در اثر گرم شدن هواي ورودي، در بالاي لوله ها مكش طبيعي هوا به سمت بالا صورت مي گيرد. لذا توان مصرفي فن كمتر خواهد شد. از طرف ديگر در اين نوع از مبدل ها قطعات فن براي تعمير، به راحتي در دسترس هستند. در ضمن اين نوع مبدل ها داراي سازگاري بيشتري در مناطق سردسير مي باشند. اما اين سيستم برخلاف مزاياي ذكر شده داراي معايبي هم هست از آن جمله مي توان به عدم توزيع مناسب هوا در بين لوله ها و امكان برگشت هواي گرم به خاطر سرعت كم هواي خروجي از قسمت لوله ها اشاره كرد. در ضمن به خاطر اينكه لوله ها د ر معرض نور خورشيد، باران و تگرگ قرار دارند ميزان استهلاك بالا مي رود. 

شكل 11 - نماي يك Induced Fan

نوع induced نيز داراي مزايا و معايبي است. در اين نوع، هوا در قسمتهاي مختلف اطراف لوله ها به نحو مناسبي توزيع مي شود و امكان برگشت هواي گرم به قسمت هواگيري فن كمتر است . تاثير خورشيد و باران و تگرگ بر روي لوله ها نيزكمتر است زيرا 60% سطح پوشيده است و تاثير جريان طبيعي در سيستم بيشتر است .

معايب اين سيستم نيز به شرح زير است:
توان مصرفي بيشتري مورد نياز است زيرا فن در معرض هواي گرم عبوري از لوله ها قرار دارد . دماي هواي گرم خروجي از قسمت تيوبها بايد تا حدود fº 200 محدود شود. زيرا امكان خراب شدن پره ها و ياتاقان و تسمه و ديگر قطعات فن در جريان هواي گرم وجود دارد. عيب ديگر اين است كه قطعات فن براي تعمير، كمتر در دسترس هستند.

چكيده :

اصطلاح عمومي مخزن را مي توان از نظر ساختار به دو دسته كلي مخازن با اجزاء داخلي (مثل پوسته مبدل هاي حرارتي ، ظروف همزن دار ، برج تقطير و ... ) و مخزن ها بدون اجزاء داخلي كه تانك ها و درام ها مي باشند ، محدود كرد . تفاوت تانك و درام در اندازه آنها مي باشد كه زمان اقامت يك جريان مداوم در درام از چند دقيقه تجاوز نمي كند ، در صورتيكه اين زمان اقامت براي تانك ها به چندين ساعت مي رسد .

مقدمه :

اصطلاح عمومي مخزن را مي توان از نظر ساختار به دو دسته كلي مخازن با اجزاء داخلي (مثل پوسته مبدل هاي حرارتي ، ظروف همزن دار ، برج تقطير و ... ) و مخزن ها بدون اجزاء داخلي كه تانك ها و درام ها مي باشند ، محدود كرد . تفاوت تانك و درام در اندازه آنها مي باشد كه زمان اقامت يك جريان مداوم در درام از چند دقيقه تجاوز نمي كند ، در صورتيكه اين زمان اقامت براي تانك ها به چندين ساعت مي رسد . درام ها در خطوط فرآيند قبل يا بعد از دستگاه هاي فرآيندي استفاده مي شوند كه به عنوان مثال مي توان به درام واقع در قبل از كمپرسور ها اشاره كرد كه قطرات مايع را از جريان گازي جدا مي كنند. درام قبل از ديگ مانع از آن مي شود كه دستگاه در وضعيت خشك كار كند . درام پس از كمپرسور رفت و برگشتي ضربه آن را متعادل مي كند . تانك ها مخازن بزرگتري هستند كه مي توان به تانك خوراك (Feed Tank) برج تقطير ناپيوسته كه ممكن است خوراك چندين روز را در خود نگهدارد و همينطور مخازن ذخيره اشاره كرد .
مخازن از نظر كاربرد به 2 دسته مخازن ذخيره و تحت فشار تقسيم مي شوند كه هر كدام در موارد خاص فرآيندي مورد استفاده قرار مي گيرند .

شرح و توصيف:

به طور كلي فرآورده هاي نفتي را از نظر انباشتن در مخزن ها مي توان به سه دسته تقسيم كرد :
فرآورده هايي كه فشار بخار آنها از 1.5 پوند بر اينچ مربع كمتر است ، معمولا" در مخزن هاي سقف ثابت نگهداري مي شوند .
فرآورده هايي كه فشار بخار آنها بيشتر از 1.5 پوند بر اينچ مربع است در مخزن هاي سقف شناور نگهداري مي شوند .فرآورده هايي كه داراي فشار بخار زيادتر تا نزديك 100 پوند بر اينچ مربع هستند ، در مخزن هاي كروي يا استوانه اي نگهداري مي شوند .

ايمني در مخازن ذخيره :

از ديدگاه ايمني مخزن ها بايد داراي تجهيزات زير باشند :
سقف شناور : براي كاهش ميزان تبخير مواد سبك و جلوگيري از آتش سوزي ، مخزن هاي فرآورده هاي سبك و فرار با سقف شناور ساخته مي شوند . اين نوع سقف ها از ورود هوا به مخزن و هم آميزي با بخار هاي نفتي ممانعت مي كند و از اين راه انفجار و آتش سوزي كه ممكن است از جرقه ساكن ايجاد شود جلوگيري مي نمايد.

رنگ مخزن ها :

مخزن هاي محصولات سبك و ميان تقطير به رنگ سفيد رنگ آميزي مي شود تا كمترين گرما را از محيط و انرژي تابشي آفتاب جذب كرده دماي محتواي مخزن ها در كمترين حد ممكن نگه داشته مي شود . نتيجتا" مقدار تبخير و هدر رفتن مواد سبك نفتي كمتر شده شرايط خطرناكي در بالاي مخزن پديد نمي آيد .

خطر الكترسيته ساكن در مخزن :

خطر هاي الكتريسيته ساكن را كه به هنگام نقل و انتقال مواد نفتي آتش زا دو عامل سبب بارور شدن مخزن با الكتريسيته ساكن مي گردد . يكي پخش شدن مايعات به قطرات كوچك و ديگري اصطكاك مايعات هنگام جريان در خطوط لوله ، پس از ورود مايع به مخزن و بارور شدن مخزن از دو راه بالا ، حتي جرقه كوچكي در آميزه بخارات نفتي و هواي موجود در بالاي مخزن ، سبب انفجار و آتش سوزي مي شود . ديواره همه مخزن ها بايد به وسيله سيم به زمين متصل شود . (Earthing Wire) كار اين سيم هدايت بار الكتريسيته ساكن از مخزن به زمين و جلوگيري از تراكم الكتريسيته در بدنه مخزن مي باشد .

اين نوع مخزن هاي استوانه اي ، قائم و با سقف ثابت مخروطي شكل بوده ، بر پايه مناسب ترين اندازه قطر و بلندي براي تامين ظرفيت مورد نياز استاندارد شده است و براي انباشتن فرآورده هاي گوناگون نفتي مورد استفاده قرار مي گيرد.

شكل 1 –  مخزن سقف ثابت

 
شكل 2-  مخزن سقف ثابت

عواملي كه در گزينش قطر و بلندي مخزن موثرند :

فضاي موجود براي نصب مخزن ، تحمل فشار ، خاك زير مخزن ، فراريت فرآورده هايي كه بايد در مخزن انبار شود ، سرعت ته نشين شدن مواد نفتي مورد نظر و ناخالصي هايي كه در مخزن انبار مي گردد. مخزن هايي كه براي انباشتن مايعات فرار ساخته مي شود بايد بدون منفذ (Gas Tight) بوده و تغييرات فشار ميان 6 تا 20 سانتي متر آب را تحمل نمايد تغييرات فشار به وسيله شير اطمينان ويژه اي خنثي مي گردد. ديگر تجهيزات اين مخزن ها عبارتند از حوضچه و شير زير آب ، لوله هاي مارپيچ بخار ، پروانه همزن براي آميختن فرآورده ها ، عمق سنج خودكار ، دماسنج و غيره .ديسك شكست (Rupture Disk) قسمتي روي سقف تانك است كه ضعيفتر از قسمت هاي ديگر ساخته مي شود و در مواقعي كه كنترل كننده ها خوب عمل نكنند و همينطور براي شيرهاي اطمينان مشكل به وجود آمده باشد پاره شده و مانع از صدمه ديدن برج مي شوند .

در اين مخزن ها سقف شناور روي مايع شناور بوده با مايع به بالا و پايين حركت مي كند معمولا" 2 نوع از اين مخزن ها بيش از انواع ديگر به كار رفته مي شوند .

 
شكل 3- مخزن شناور

سقف هاي ماهيتابه اي شكل (Pan Type) :

اين سقف ها مسطح بوده و از فولاد ساخته مي شوند و داراي پايه هاي عمودي هستند كه به محيط سقف متصل مي باشد . نقطه ضعف اين سقف ها اين است كه به مجرد سوراخ شدن غرق مي شوند .

سقف هاي خزينه دار (Pontoon Type) :

كه در آن خزينه جعبه مانند و تو خالي پيرامون سقف نصب شده ، آن را شناور كرده است . برتري اين نوع سقف در اين است كه با سوراخ شدن يك يا چند خزينه غرق نخواهد شد .

مخزن هاي كروي يا استوانه اي براي مقاومت در برابر فشار هاي بالا به كار مي رود و ممكن است فشار تا 100 پوند بر اينچ مربع يا بيشتر را تحمل كنند . اين نوع مخزن ها جهت نگهداري بوتان و پروپان و گاز مايع و بنزين هاي سبك و به طور كلي مواد شيميايي سبك كاربرد دارد.

 
شكل 4- مخزن كروي

 
شكل 5- مخزن استوانه اي

مشخصات عمومي مخازن تحت فشار :

شكل اكثر مخازن تحت فشار استوانه اي يا كروي بوده كه فرم استوانه اي آن با كلگي كروي يا بيضوي يا كاسه اي قابل ساخت و مونتاژ مي باشد . و كلگي هاي كروي به دو حالت نورد گرم و سرد توليد مي شوند .
استاندارد ASME Boiler & Pressure Vessel Code براي مخازن ذخيره اي نيز استفاده مي شود ، طبق استاندارد موجود بعد از مشخص بودن پارامتر هاي اصلي ياد شده ضخامت و مشخصات هندسي و جوشكاري و جنس مواد تعيين شده با امكانات كارگاهي نيز تهيه مي شود .
اتصالات مختلفي كه روي مخازن تعبيه مي گردد ، از قبيل محل مورد نصب فشار سنج ، شير تخليه اضطراري ، ترمومتر ، سطح سنج ، و در صورتي كه مخزن جهت كارهاي پيچيده تر استفاده شود ، طبعا" نياز اتصالات مربوط به آن نيز اضافه خواهد شد .

خصوصيات فني مخازن تحت فشار :

طراحي و ساخت مخازن تحت فشار بر اساس پارامتر هاي مختلف فني از قبيل فشار ، درجه حرارت ، نوع فولاد مصرفي حجم مورد مصرف ، امكانات كارگاهي ، تاثير عوامل جوي از قبيل باد و برف و باران و زلزله ، عمر مفيد مقاومت مصالح و مواد مصرفي در مقابل خوردگي الكتروشيميايي و مكانيكي به شرح زير طراحي مي شود :

فشار مخزن با توجه به استاندارد (ASME Code) با ضخامت ، تنش مجاز مواد مصرفي ، امكانات جوشكاري ارتباط دارد .  درجه حرارت كه عاملي در طراحي و ساخت بوده يكيديگر از عوامل مهم در طراحي مي باشند .  مواد مصرفي در مخازن تحت فشار و ذخيره اي معمولا" Carbon Steel از انواع مختلف بوده كه انتخاب هر كدام از اين فولاد ها با توجه به تنش مجاز درجه حرارت كاري و فرم پذيري فولاد و جوشكاري آن و ... انجام مي گيرد . عامل حجم مخزن با در نظر گرفتن موقعيت محل نصب و با تغييراندازه و قطر و ارتفاع بر اساس استاندارد مربوطه و با حفظ تناسب اجزاء ، مطابق با نياز طراحي و ساخته مي شود . پارامتر تاثيرات جوي به صورت بار اضافي در شرايط مختلف محاسبه مي شود .

چكيده:

مخلوط كردن سيالات از فرايندهاي مهم در صنايع شيميايي مي باشد . سيستمهاي اختلاط مي تواند شامل مخلوط كردن سيال با هر كدام از فازهاي ديگر يعني مايع، جامد و گاز باشد. عمليات ميكس(اختلاط) معمولاً به منظوراختلاط يك حجم از سيال، واكنش شيميايي، انتقال حرارت، انتقال جرم، اختلاط چند فاز با هم(سوسپانسيون و تعليق) در صنعت به كارمي رود. عمل اختلاط هميشه با ايجاد اغتشاش در مايع همراه است. اين كار همزدن نام دارد و توسط وسيله اي به نام پره انجام مي شود. پره ها با وارد كردن نيروي مماسي (Shear) باعث ايجاد گردانه در سيال مي شوند كه در نهايت عمل اختلاط را طبق منظوري كه داريم انجام خواهند داد.

مقدمه:

از آنجا كه صنعت اختلاط هنوز به شكل علمي دقيق در نيامده است طراحي يك همزن به طوريكه نوع، قطر و سرعت عملياتي و شكل پره را در بر بگيرد نه سودمند است و نه عملي. به جاي آن منطقي است يك مهندس ضروريات فرايندي و مكانيكي را درك كرده و با توجه به شرايط و پره هاي استاندارد موجود ، بهترين انتخاب را انجام دهد.

عمليات ميكس(اختلاط) معمولاً به منظور:

• اختلاط يك حجم از سيال
• واكنش شيميايي
• انتقال حرارت
• انتقال جرم
• اختلاط چند فاز با هم(سوسپانسيون و تعليق)

در صنعت به كارمي رود. هر يك از موارد فوق مكانيزم خاص خود را دارا مي باشد. دو نوع كلي مكانيزم اختلاط عبارتند از :

1. مكانيزم اختلاط ميكرو
2. مكانيزم اختلاط ماكرو

در مورد مكانيزم ميكرو اختلاط در مقياس مولكولي مطرح مي باشد. مكانيزم اختلاط به منظور انتقال جرم و حرارت و همچنين واكنش شيميايي در سطحي كه اين پديده ها صورت مي گيرند اختلاط به روش ميكرو(مولكولي)مي باشد. هنگامي كه نياز به توليد يك توده از مخلوط همگن است از مكانيزم اختلاط ماكرو استفاده مي گردد. هر يك از مكانيزم هاي فوق نياز به نوع ويژه اي از همزن دارد . در بسياري از فرايندها هر دو مكانيزم لازم مي باشند.

انواع اختلاط
اختلاط سيالات دو نوع كلي دارد:

1. مخازن همزن دار
2. اختلاط در طول جريان(اختلاط ثابت)

چكيده:

برج هاي خنك كننده وسيله اي هستند كه به كمك آنها حرارت ناشي از فرآيند اتلاف حرارتي به اتمسفر منتقل مي شود. كاربرد عمده برج هاي خنك كننده در خنك كردن آب در گردش در پالايشگاه نفت، كارخانه هاي شيميايي، نيروگاه ها و خنك سازي ساختمان ها مي باشد. برج هاي خنك كننده سايزهاي متنوعي دارند و مي توانند از يك ساختمان بتني، فلزي و يا چوبي ، با شكل و تركيب خا ص كه براي سرمايش آب گرم به صورت طبيعي يا مكانيكي طراحي و ساخته مي شود. طبعاً ابعاد و شكل اين سازه ، تابعي ا ز ميزان تبادل گرمايي موردنياز و مكانيزم سرمايش مي باشد.

مقدمه:

از برج هاي خنك كننده به طور گسترده براي خنك كردن مقادير زيادي آب در نيروگاه هاي حرارتي، پالايشگاه ها، نيروگاه هاي اتمي ، كارخانه هاي فولادسازي، سيستم تهويه مطبوع و ساير مراكز صنعتي استفاده مي شود. براي كاهش دماي قسمتهاي مختلف در صنايع ياد شده لازم است تا گرماي حاصل از عملكرد ماشين ها و موتورها به نحو مناسبي از سيستم گرفته، به محيط خارج منتقل شود.
از آنجايي كه ميزان تبخير آب در اين صنايع بسيار بالا و آب مصرفي آنها داراي خلوص بالا و طبيعتاً قيمت گران مي باشد، لازم است اين بخارها مجدداً به آب تبديل شده، مورداستفاده قرار گيرند. تبديل بخار به آب از طريق گرفتن گرماي آن امكان پذير است. لذا چنانچه اين بخار گرم با آب سرد درمجاورت هم واقع شوند گرماي بخار آب گرفته شده، به آب تبديل مي گردد. براي ادامه روند فوق نياز به آب سرد مي باشد . يك شيوه ابتدايي در اين مورد برگشت آب گرم به محيط و استفاده از آب تازه است. اين عمل به علت بالا بودن دماي آب و حجم بالاي آن از نظر زيست محيطي قابل قبول نمي باشد و همچنين تامين اين مقادير عظيم آب براي اين صنايع هميشه ميسر نيست. آنچه در اكثر صنايع براي دست يابي به منظور فوق رواج يافته، استفاده از برج هاي خنك كننده (Cooling tower) مي باشد.
برج خنك كن عبارت است از يك ساختمان بتني، فلزي و يا چوبي ، با شكل و تركيب خاص كه براي سرمايش آب گرم به صورت طبيعي يا مكانيكي طراحي و ساخته مي شود. طبعاً ابعاد و شكل اين سازه ، تابعي ا ز ميزان تبادل گرمايي موردنياز و مكانيزم سرمايش مي باشد.
در اين سيستم آب گرم به طور مستقيم و يا غيرمستقيم در تماس با جريان هواي طبيعي يا مكا نيكي قرارگرفته و گرماي آن به هوا منتقل مي شود و براي مصرف بعدي مورداستفاده قرار مي گيرد. در ادامه مختصري راجع به انواع برج هاي خنك كننده توضيح داده شده و تصاويري از چند Cooling tower رايج در صنايع آورده شده است.

تقسيم بندي انواع برج هاي خنك كننده
تقسيم بندي هاي متفاوتي براي برج هاي خنك كن آمده است ؛ از جمله براساس نوع جريان و يا براساس عامل تبادل گرما (طبيعي يا مكانيكي) و با بر حسب نحوه تبادل (مستقيم يا غيرمستقيم ).

خصوصيات برج هاي خنك كن
در اين بخش خصوصيات انواع مختلف برج خنك كننده مورد بررسي قرار مي گيرد.

خصوصيات برج هاي خنك كن مدار باز

1. ظرفيت دستگاه: مقدار آبي است كه در حوضچه پايين برج، دستگاه هاي تبادل حرارت و مسير رفت و برگشت آب وجود دارد. معمولاً 20 درصد آب در مدار و دستگاه هاي تبادل حرارت جريان دارد و بقيه درحوضچه برج خنك كن.
2. زمان يك گردش: زمان لازم براي اينكه جريان آب از مكش پمپ برج خنك كن خارج شود و دوباره به همان نقطه برگردد.
3. از دست دادن آب به وسيله تبخير: حدوداً براي هر 10 درجه فارنهايت افت حرارت آب ، حدود 1% مقدار آب در گردش را درنظر مي گيرند.
4. كم شدن به وسيله باد: در برج هاي خنك كن مقداري از آب برج به همراه جريان هوا، از سيستم خارج و وارد جو مي شود، اين مقدار آب به طور متوسط در حدود 0/2 درصد مقدار آبي است كه در مدت يك ساعت در مدار گردش مي كند.
5. درجه تغليظ: تبخير قسمتي از آب برج، غلظت نمكهاي محلول در آب را افزايش مي دهد . در نتيجه هرچه تبخير بيشتر صورت گيرد، غلظت مواد در آب باقيمانده بيشتر خواهد شد و به عبارت ديگر درجه تغليظ افزايش خواهد يافت. از اين رو درجه تغليظ عبارت است از نسبت مواد محلول موجود در آب در گردش به مقدار مواد موجود در آب تأميني (جبراني) . البته اين نسبت موقعي درست است كه مواد ديگري به آب اضافه نشده باشد. درجه تغليظ را مي توان از نسبت كلر آب در گردش به كلر آب جبراني حساب كرد.

كنترل پارامترها

براي اينكه برج خنك كن خوب كار كند و در برابر عوامل خارجي پايدار باشد، بايد نكات زير مورد توجه قرار گيرد:

1. درجه تغليظ: معمولاً بين 2 تا 5 باشد.
2. بكار بردن مواد شيميايي: اين مواد عبارتند از؛ كلر، اسيد و مواد ثابت كننده (ضد خوردگي وضدرسوب). اين مواد بايد به نحوي در مكانهايي استفاده شود كه با آب سيستم كاملاً مخلوط گردد.
3. اضافه كردن گاز كلر: به منظور كنترل رشد موجودات زنده، غلظت آن نبايد از حد معيني كمتر شود.
4. اضافه كردن ضد لجن: براي جلوگيري از تشكيل رسوب.

خصوصيات سيستم خنك كن مدار بسته

سيستم خنك كن مدار بسته سيستمي است كه آب در آن در يك مسير بسته درگردش مي باشد و به علت عدم مجاورت با هوا تبخير در آن صورت نمي گيرد . بنابراين در تركيب آن تغيير چنداني به وجود نمي آيد . سيستم مدار بسته، مشابه هر شبكه آبي احتياج به بهسازي شيميايي دارد ولي چون هدررفتن آن كم است هزينه بهسازي در شرايط خوب سيستم، زياد نمي باشد.

براي اينكه سيستم به خوبي كاركند، آب اوليه وآب تأميني بايستي از كيفيت خوبي برخوردار باشند. سيستم مداربسته كارخانجات معمولاً در مراكز حساس مثل مدل هاي ريخته گري در كارخانجات ذوب فلز به كارگرفته مي شوند. مصرف وكاربرد سيستم سردكننده مدار بسته از اين لحاظ است كه اشكالات ناشي از رسوب در مبدل هاي حرارتي حساس را از بين ببرند. سرعت آب در مدار بسته بطور كلي كم و بين0/9  تا 1/5 متر بر ثانيه مي باشد و اختلاف دماي ايجاد شده در اين سيستم برابر 10 تا 15 درجه فارنهايت ( 6 تا 9 درجه سانتي گراد ) مي باشد.

سيستم مدار بسته چنانچه نشتي درپمپ ها و مراكز مصرف نداشته باشد، به آب جبراني بسيار كم نياز دارد . اين سيستم مجهز به مخزن انبساط و دريچه خروجي تبخير جزئي مي باشد. هرچند آب جبراني، آب كندانس شده مي باشد و احتمال رسوب و خوردگي بي اندازه كم است، لذا احتياج است بعضي اوقات آب آزمايش شده، و مقدار مواد محلول آن در صورتي كه آب نرم(آب عاري از ناخالصي) مصرف مي شود با مخزن آب تغذيه مقايسه گردد. چون غالباً اين سيستم در مدار داراي آلياژها و فلزات مختلف مي باشد در معرض خطر احتمالي خوردگي گالوانيكي قرار دارد. چون آب جبراني داراي غلظت كم اكسيژن است، لذا خوردگي به وسيله اكسيژن كم است. اما چنانچه مصرف آب جبراني زياد باشد و به دفعات آب وارد سيستم شود، احتمال وجود اكسيژن و خوردگي اكسيژن وجود دارد.

از نظر تئوري چون تغليظ در مدار صورت نمي گيرد، خطر توليد رسوب هم در آن كم است و چون رسوب وجود ندارد كاهش در تبادل حرارت نيز وجود ندارد و خوردگي نيز نبايد در سيستم باشد. ولي چنانچه به علت نشت، لازم باشد مكراً به سيستم آب اضافه شود، هرچند آب جبراني، آب كندانس باشد، ممكن است همراه آب، مواد معلق، اكسيژن و حتي ميكروارگانيسم ها نيز به سيستم اضافه شود ودرحاليكه سرعت آب كم مي باشد، پتانسيل ايجادرسوب افزايش مي يابد و شرايط خوردگي و بوجود آمدن رسوبات سخت در مبدل ها فراهم مي شود. از اينرو در سيستم هاي مداربسته كه نياز مكرر به آب جبراني باشد، لازم است تدابيري براي جلوگيري از ايجاد رسوب اتخاذ كرد.

مشكلات عملياتي برج هاي خنك كننده

عمده ترين مشكلات سيستم هاي سردكننده عبارتند از:

1. خوردگي
2. رسوب گذاري كه از مهمترين آنها مي توان رسوبات ميكروبيولوژي را نام برد.
3. كف كردن

خوردگي

خوردگي در سيستم هاي سردكننده و انتقال آب مهمترين و عمده ترين مشكل مي باشد . عوامل اصلي در خورده شدن فلزات مخصوصاً فلزات سري آهن در سيستم سردكننده عبارتند از:

• كيفيت آب: بالا رفتن غلظتهاي نمك محلول در آب، خوردگي را شدت مي بخشد، زيرا زياد بودن غلظت مواد در آب غلظت يوني را افزايش مي دهد كه نتيجه آن بالا رفتن فعل و انفعالات يوني و احتمالاً تشكيل نمكهاي خورنده از طريق جابجايي نمك هاي محلول  مي باشد. از نمك هاي محلول در آب، كلرورها بيشترين سهم را در افزايش ميزان خورندگي دارند.
• اثر حرارت: با افزايش درجه حرارت، خوردگي افزايش مي يابد.
• اكسيژن محلول در آب: به فلز آهن حمله ور شده، سبب خوردگي و سوراخ شدن آن مي شود. منبع اصلي آن، اكسيژن محلول در آب در تماس با هواست.
• ميكروارگانيسم ها: باكتري هاي احياءكننده سولفات با توليد هيدروژن سولفوره و اسيدسولفوريك خوردگي را در سيستم سبب خواهند شد.

جلوگيري از خوردگي

به طور كلي در سيستمي كه با آب سر و كار دارد، محافظت فلزات و آلياژها به طوركامل در برابر خوردگي غيرممكن است. هدف از كنترل خوردگي، رسيدن به حد قابل قبول از طريق طراحي درست، انتخاب فلزات و آلياژهاي مناسب و همچنين بهسازي آب و تركيبات شيميايي متناسب با شرايط سيستم و كيفيت آب است. عده اي معتقدند براي رسانيدن خوردگي به حداقل بايستي طراحي خوب انجام شود و فلزات و آلياژهاي مناسب انتخاب گردد، اما با توجه به مسائل اقتصادي و امكانات، اكثريت كارشناسان و مهندسين آب و خوردگي معتقد مي باشند تنها راه رسانيدن خوردگي به حد قابل قبول استفاده از مواد شيميايي مي باشد.

رسوب

منابع ايجاد رسوب

1. منابع داخلي: يكي از اساسي ترين منابع توليد رسوب كيفيت خود آب است كه علاوه بر مواد محلول در آب ممكن است داراي مواد معلقي همچون تركيبات سيليسي، آهن محلول يا رسوب، منگنز يا موادي كه درنتيجه صاف كردن آب به آن اضافه شده است باشد.
2. منابع خارجي: مهمترين عامل خارجي ايجاد رسوب در يك سيستم سردكننده، مخصوصاً سردكننده مدارباز، هوا مي باشد. برج خنك كن مانند يك مكنده بزرگ هواست و آب وسيله مناسبي براي جذب گرد وخاك، ميكروارگانيسم ها و ساير ذرات است كه در حجم بسيار بزرگ در مجاورت آب قرار دارند و چون مواد معلق در هوا بر حسب شرايط جوي و فصول مختلف تغيير مي كند، مواد معلق در برج نيز هميشه در حال تغييراست.

انواع رسوب

براي جلوگيري از ايجاد رسوب در سيستم بايد نخست آنها را شناخت تا بتوان به نحو موثر با آنها مبارزه كرد. رسوب ها، مخلوطي از گردوخاك، آلودگي هاي آب، روغن، ميكروارگانيسم ها و محصولات خوردگي مي باشند. عوامل مؤثر تشكيل دهنده آنها عبارتند از :

• آلودگي هاي آب تأميني
• مواد جامد معلق در آب
• آهن، منيزيم و آلوميناي موجود در آب
• آلودگي هاي فرايند
• سرعت جريان، درجه حرارت وPH آب

بطوركلي با توجه به كيفيت و منابع تأمين آب و درنظر گرفتن مسائل اقتصادي، تشكيل رسوب را با اتخاذ يك يا دو روش توأم زير به حداقل مي رسانند:

1. حذف مواد مولد رسوب از آب
2. اصلاح آب به منظور جلوگيري از نشست يا چسبيدن مواد به سطوح فلزي

ميكروارگانيسم ها

تقريباً مي توان گفت تمام صنايعي كه با آب سروكار دارند، ميكروارگانيسم ها در آن صنايع اثر مي گذارند، زيرا تعداد زيادي از فعل و انفعالات شيميايي بوسيله ميكروارگانيسم ها انجام مي شود.
 در پاره اي از صنايع مثل صنايع غذايي، دستگاه هاي سردكننده كارخانجات صنايع شيميايي، ميكروارگانيسم ها، ضررهاي زيادي را ايجاد مي كنند و حتي ممكن است مسير توليد را تغيير دهند. تابش مستقيم نور خورشيد به برج هاي خنك كننده، وجود حرارت مناسب وغذا كه ممكن است در نتيجه نشت از مسير توليدات كارخانه به برج وارد شود، فراواني اكسيژن در نتيجه ريزش و تلاطم آب در سيستم مداري باز محيط خوبي براي رشد و تكثير ميكروارگانيسم ها مي باشد.

كنترل ميكروارگانيسم ها در برج هاي خنك كننده

از نظر عملي در بيشتر سيستم هاي آب صنعتي در استفاده از طرق فيزيكي براي نابودي و كنترل فعاليت ميكروارگانيسم ها محدوديت زيادي وجود دارد. مثلاً حرارت دادن آب تا 70 درجه ممكن است بسياري از ميكروارگانيسم ها را از بين ببرد اما منظور اصلي استفاده از برج، خنك كردن آب و استفاده از آن در مبدل ها و يا مراكز ديگر كارخانه مي باشد. تشعشع، مثل اشعه گاما يا اشعه ايكس و يا حتي فركانس هاي خاصي از صوت مي تواند از فعاليت ميكروارگانيسم ها جلوگيري كرده، آنها را بكشد. اما اين نوع كنترل متضمن هزينه بسيار و تجربيات عملي زياد مي باشد. از روش هاي شيميايي نيز كه مي توانند كنترلي در برابر موجودات زنده موجود در آب برج باشد PH  است كه اكثريت ميكروارگانيسم ها قادر به ادامه زندگي، رشد و تكثير در محدوده هاي خاصي از PH نمي باشند اما اين PH هاي اسيدي يا قليايي نيز مسائل عمده اي را در برج بوجود خواهد آورد . بنابراين تنها راه مبارزه و كنترل ميكروارگانيسم استفاده از تركيبات و ميكروب كش هاي شيميايي مي باشد.

معمولي ترين تركيباتي كه براي كنترل ميكروارگانيسم برج هاي خنك كن مصرف مي شوند، عبار تند از ؛ كلر، برم، فنل كلروينه و نمك هاي مس.
كلر يكي از مؤثرترين مواد براي كنترل ميكروارگانيسم ها در سيستم سردكننده مدار باز مي باشد. تصميم در مورد اينكه در يك برج، كلر يا مواد ديگر مصرف شود بستگي به بررسي اقتصادي، مقدار كلر موردنياز، هزينه محل، كارگر و نصب تجهيزات دارد. در حال حاضر هيچ ماده ميكروب كشي وجود ندارد كه بتواند طيف وسيعي از ميكروارگانيسم هاي موجود در برج هاي خنك كن را از بين ببرد. از اينرو با تجربه و دقت بايستي بر مبناي شرايط عملكرد هر برج، ماده ميكروب كش انتخاب گردد. تنها، توجه به ارزان بودن يك ماده شيميايي و انتخاب آن، نه تنها اقتصادي نيست بلكه ممكن است متضمن ضررهايي نيز باشد . مواد شيميايي بايد به نحوي انتخاب شوند كه در صورت مخلوط شدن و وارد شدن در مسير فرايند خساراتي متوجه آن نسازد.

كف كردن

در پاره اي از برج هاي خنك كننده، توليد كف مي تواند موجب مشكلاتي شود. ريزش آب از بالاي برج و جذب هوا توسط آن، سبب توليد جباب هايي در آب خواهد شد كه همراه مقداري روغن و تركيباتي آلي مشابه مي باشدكه در كل برج پخش خواهد شد. در اغلب موارد ايجاد كف، علاوه بر كاهش ظرفيت حوضچه برج از طريق انسداد لوله هاي انتقال آب خساراتي را متوجه پمپ ها خواهد نمود. يكي از عواملي كه سبب ايجاد كف در برج خواهد شد، مواد تثبيت كننده اي مي باشد كه به چوب برج ها براي محافظت آنها تزريق مي گردند . اين پديده غالباً بعد از چند هفته كار برج مرتفع خواهدگرديد. يادآوري مي كنيم كه يكي از مهمترين اجسامي كه براي ايجاد سطح تماس بين آب و هوا در برج هاي خنك كننده از آن استفاده مي شود الوارهاي چوبي است. براي بهبود شرايط سيستم بايد از ضد كف هاي مناسبي استفاده نمود.

اين نوع برج ها، ساختمان هايي هستند، قائم (با ارتفاع نسبتاً زياد) به صورت استوانه اي، مخروط ناقص كه از پوسته هاي فلزي يا بتني و با سطح جانبي مسدود تشكيل شده اند، كه بر روي تعدادي ستون قائم يا مورب با بلندي نسبتاً زياد (تا حدود 20 متر) قراردارند. اساس كار اين برج ها عبارت است از استفاده از قانون فيزيكي حاكم در دودكش ها، يعني جريان يافتن هوا از ناحيه پرفشار به ناحيه كم فشار.

استفاده از برج هاي خنك كن طبيعي نسبت به نوع مكانيكي، داراي مزاياي زير مي باشد:

1. هزينه كم بهره برداري؛ زيرا نياز به انرژي خاص نداشته و براي بهره برداري از آن نيازي به نصب، تعميرو نگهداري خاصي نيست.
2. هميشه آماده بهره برداري است و احتياج به متوقف كردن و تعميرات دوره اي ندارد.
3. براي ظرفيت هاي بسيار زياد سرمايش، مناسب است.

در اين قسمت مكانيزم كار اين نوع به طور مختصر شرح داده مي شود:

آب گرم از قسمتهاي پايين اين برج ها، به جريان درآمده و مقداري از گرماي آن به هواي مجاور منتقل شده، باعث گرم شدن و درنتيجه سبك شدن هوا مي گردد. هواي گرم شده در اثر سبكي وزن به ارتفاعات بالاتر در داخل برج منتقل مي شود و به اين ترتيب هواي سبك در ارتفاعات بالا و هواي سنگين در ارتفاعات پايين قرار مي گيرد كه عامل جريان يافتن هوا از پايين به بالاست. براي آنكه هواي سردي كه در ارتفاعات پايين و در سطح زمين، در اطراف برج وجود دارد، بتواند در اين جريان هوايي شركت نمايد، قسمتهاي پايين ساختمان برج در سطح جانبي باز است و دراين قسمت فقط ستونهاي برج قرار دارند. در زير تصاويري از اين نوع برجها آورده شده است.

شكل 1 - تصويري از Cooling towerهاي طبيعي مورد استفاده در صنعت

شكل 2 - تصويري از Cooling tower هاي طبيعي مورد استفاده در صنعت

شكل 3 - تصوير بالا داخل يك Cooling tower طبيعي را نشان مي دهد.

ميزان جريان هواي برقرار شده در سيستم فوق از يك طرف به اختلاف فشار در بالا و پايين برج و از طرف ديگر به سطح مقطع ورودي برج بستگي دارد و براي ايجاد اختلاف فشار در بالا و پايين برج بايستي ارتفاع آن را به نسبت تغيير داد و براي ازدياد سطح مقطع برج بايستي قطر پايه را اضافه نمود. به اين ترتيب با تغيير دادن دو پارامتر فوق مي توان ظرفيت سرمايشي برج را متناسب با نياز كارخانه افزاش يا كاهش داد.
بطوركلي با افزايش ارتفاع و قطر پايه برج خنك كن طبيعي كارايي آن بالا مي رود و ظرفيت سرمايشي آن افزايش مي يابد.
نسبت افزايش قيمت ساخت برج به مراتب كمتر از افزايش راندمان برج است و به همين جهت امروزه ساخت برج هاي عظيم بسيار اقتصادي تر از نوع كوچك آن مي باشد.

چنانچه آب گرم در سيستم بسته اي مانند رادياتور، در معرض برخورد با هواي جاري در برج قرار گيرد، پس از طي طول سيستم مبدل حرارتي از گرماي آن كاسته شده و مي توان از آن براي سرمايش ماشينهاي كارخانه استفاده نمود. از آنجا كه در اين نوع، آب در سيستم بسته قرار دارد و تماس مستقيم بين آب گرم و هوا وجود ندارد، امكان تبخيرشدن و خروج از سيستم را نداشته و نياز به جايگزيني آب اضافي (Make up) نخواهد بود. اين نوع برج به نوع خشك يا بسته موسوم است. از مزاياي ديگر اين نوع آن است كه غلظت آب موجود در مدار بسته سيستم نيز ثابت خواهد بود.

محاسن و معايب برج خنك كن طبيعي خشك نسبت به نوع تر (مدار باز) را مي توان به صورت زير خلاصه نمود:

الف) محاسن:

• آزادي عمل در انتخاب محل كارخانه بدون توجه به منابع آب منطقه
• به علت خشك بودن نسبي هواي داخل و خارج برج، مي توان بدون بيم از مسأله خوردگي از اسكلت فلزي براي برج استفاده نمود.
• نياز به آب اضافي براي جايگزيني تبخير يا پايين آوردن غلظت مواد محلول در آب ندارد كه خود نوعي صرفه جويي در هزينه است.
• ستون بخار بر بالاي آن تشكيل نمي شود.

ب) معايب

• نياز به مبدل هاي حرارتي دارد.
• در ابعاد مساوي با نوع تر، داراي قدرت سرمايشي كمتري است.

در اين برج ها، آب گرم توسط يك شبكه توزيع و پخش، در يك مدار باز، در تماس مستقيم با هواي جريان يافته در برج قرار مي گيرد تاگرماي آن به هوا منتقل گردد. در اين سيستم، ا نتقال گرما از آب به هو ا از طريق جابجايي و تبخير صورت مي گيرد.

در سيستم فوق، به علت تماس مستقيم آب گرم با هوا، معمولاً 0/3 تا 1 درصد آب در گردش به صورت بخار از آب جدا شده و با هوا مخلوط مي گردد كه غالباً باعث اشباع شدن هواي خروجي از برج مي گر دد. اين پديده در روزهاي سرد به صورت ابر سفيدي كه از دهانه برج خارج مي گردد نمايان است.

اين نوع برج، اختلاطي از دو نوع سيستم تر و خشك (مدار باز و بسته) است. با امتزاج اين دو سيستم در ابتدا هواي جريان يافته مقداري از گرماي آب را گرفته و گرم مي شود، به اين ترتيب از اشباع شدن هوا توسط بخار آب و مشكلات ناشي از آن پيشگيري مي شود و اين هواي نسبتاً گرم به صورت مستقيم با آب تماس يافته، آن را خنك مي كند.

برج هاي خنك كن طبيعي براي به جريان انداختن هوا، نياز به ساختمان بلندي دارند . حال چنانچه در اثر محدوديت هاي خاص ساخت ساختمان بلند مقدور نباشد و يا آنكه براي ظرفيت موردنياز ساخت برج طبيعي بيش از نياز باشد، استفاده از برج هاي خنك كن مكانيكي اجتناب ناپذيرخواهد بود. در اين برج ها، كمبود ارتفاع را بايستي به نحوي جبران نمود و آن عبارت است از راندن هوا به داخل برج و يا خارج كردن هوا از آن. در زير به برج هايي با مكانيزم هاي گفته شده، اشاره مي شود.

در قسمت بالاي آن يك مكنده وجود دارد كه با ايجاد نيروي مكش، هوا را از طريق بادگيرها وارد برج مي كند، هواي وارد شده پس ازتبادل حرارت با آب گرم برگشتي، از خروجي مكنده خارج مي شود . برحسب اينكه هواي ورودي عمود بر جريان آب يا اينكه موازي و در خلاف جهت جريان باشد دو نوع برج خنك كن مكنده اي ساخته شده است.

شكل 4 - طرز كار برجهاي خنك كن مكنده

در شكل 4 WATER INLET آب گرم ورودي به برج خنك كننده است كه به وسيله آب پاشها بر روي بستر خاصي ريخته مي شود و AIR INLET هم كه در قسمت پايين تصوير نشان داده شده است ورودي هواي برج را نشان مي دهد.

شكل 5 – تصويري از Cooling tower هاي مكنده را نشان مي دهد.

شكل 6 – تصاويري از Cooling tower هاي دمنده را نشان مي دهد

برج خنك كننده دمنده تقريباً شبيه برج خنك كن مكنده است. البته بين اين دو برج تفاوت هايي نيز وجود دارد كه در زير آمده است.

• اطراف برج خنك كن دمنده ، بسته ولي اطراف برج خنك كننده مكنده باز است.
• در برج خنك كن دمنده تخته هاي بازيابي آب در بالاي توزيع كننده قرار دارد ولي در برج خنك كن مكنده به ازاي هر رديف از تخته هاي پخش كننده، يك رديف تخته بازيابي وجود دارد.
• دمنده در پايين برج قرار دارد ولي مكنده در بالاي برج قرار دارد.
• در برج مكنده هوا از تمام جهات و بطور يكنواخت با آب تماس حاصل مي كند ولي در برج دمنده،اين طور نيست.

شكل 7- تصويري از برج خنك كن نوع دمنده 

اصول اساسي كار كليه پمپهاي سانتريفوژ بر اساس استفاده از نيروي گريز از مركز پايه ريزي شده است. هر جسمي كه در يك مسير دايره اي حركت كند تحت تاثير نيروي گريز از مركز واقع مي شود. جهت نيروي گريز از مركز طوري است كه همواره تمايل دارد كه جسم را از محور يا مركز دوران دور مي سازد.

 
شكل 1 - نمونه پمپ سانتريفوژ افقي

قطعه دواري كه داخل پوسته پمپ وجود دارد با حركت سريع خود موجب گردش سيال مي گردد . در نتيجه اين عمل، سيال تحت تاثير نيروي گريز از مركز واقع شده و از مجراي خروجي خارج مي گردد . در نتيجه ايجاد خلا نسبي، فشار اتمسفر باعث دخول سيال به بدنه پمپ مي گردد. تا زماني كه آب در داخل پمپ وجود داشته باشد مراحل فوق تكرار مي شود. قطعه دوار يكه در داخل پمپ هاي گريز از مركز قرار دارد پره ناميده مي شود. مجراي ورودي يا مكش سيال در مركز پره قرار داشته و مجراي خروجي در پيرامون بدنه واقع شده است.

قسمت هاي اصلي يك پمپ سانتريفوژ عبارت است از:

پروانه ها: كه بهره يك پمپ سانتريفوژي را تعيين مي كنند. بسته به نوع و كاري كه از پمپ انتظار مي رود،تعداد پره ها بين 1 تا 9 يا بيشتر تغيير مي كند. به عنوان مثال از پروانه هاي با تك پره نيمه باز در بسياري از پمپهاي صنعتي قوي كه با مايعات غير يكنواخت و تصفيه نشده همراه با رسوبات و ذرات معلق ، سروكار دارند، استفاده مي شود. از پره هاي باز نيز براي پمپاژ سيالاتي كه داراي ماده خارجي اضافي بيشتري هستند به كار مي رود.

 
شكل 2 - نمونه پره نيمه باز در يك پمپ سانتريفوژ

قسمت ديگر پمپ پوسته و يا بدنه آن است كه معمولاً به صورت دوپارچه مي سازند. پارچه هاي مزبور تحت يك صفحه افقي يا به صورت قطري با يكديگر جفت مي شوند، معمولاً دريچه هاي ورود و خروج آب را در پارچه زيري تعبيه مي كنند. پمپ هاي گريز از مركز را به صورت يك راهه يا دوراهه مي سازند. البته نوع دوراه به مراتب بهتر از نوع يك راهه است زيرا وقتي فشار موجود در يكي از مجراهاي ورودي يا خروجي تغيير كند نيروهاي محوري به صورت خودكار يكديگر را متعادل مي سازند.

 
شكل 3 -  نماي داخلي يك پمپ سانتريفوژ افقي

تقسيم بندي و انواع پمپ سانتريفوژ

طرحهاي اساسي پمپهاي سانتريفوژ به اصول مختلف عملكرد آنها بستگي دارد. به طور عمومي پمپهاي گريز از مركز را نسبت به موارد زير طراحي مي كنند:

1. وضعيت مجراي ورودي مثل يك راهه يا دوراهه.
2. وضعيت مراحل از قبيل يك مرحله و يا چند مرحله اي.
3. وضعيت خروجي از نظر ميزان سيال خارج شده مثل پمپ با خروجي زياد، متوسط و يا كم.
4. وضعيت پروانه مانند نوع، تعداد پره ها و وضعيت بدنه پمپ.

- پمپ هاي يك مرحله اي: اين پمپ ها بيشتر براي مواردي استفاده مي شوند كه ارتفاع خروجي، كم يا متوسطي مورد نظر باشد. مي توان با استفاده از يك پمپ يك مرحله اي به ارتفاع خروجي حدود 100 ft دست پيدا كرد در حاليكه عملاً وقتي ارتفاع بيش از 250 تا 300 فوت مورد نظر باشد بهره گيري از پمپ هاي چند مرحله اي عاقلانه تر است.

- پمپ هاي چندمرحله اي: اين پمپ ها قادرند آب را تا ارتفاع نسبتاً زياد پمپاژ نموده، فشار قابل توجهي را نيز در اختيار بگذارند. بسته به اندازه و ارتفاع پمپاژ، آنها را به صورت دو مرحله يا چند مرحله طراحي مي كنند. با وجوديكه همه پروانه ها به يك محور واحد متصل بوده و در داخل يك بدنه واقع شده اند هر مرحله را مي توان عمل يك پمپ مجزا فرض كرد. براي مثال در داخل يك بدنه مي توان از 8 مرحله متفاوت استفاده نمود . در اولين مرحله سيال منبع مورد نظر مستقيماً از طريق مجراي ورودي تحويل گرفته شده و فشار آن به اندازه فشار ناشي از يك پمپ تك مرحله اي افزايش مي يابد و به مرحله بعدي ارجاع مي شود. در هر مرحله، فشار كمي زياد مي شود تا جاييكه فشار و حجم آب خروجي به ميزاني كه مورد نظر است برسد و مراحل خاتمه يابد.
از يك ديدگاه خاص پمپهاي سانتريفوژ برحسب محرك نيز تقسيم بندي مي شوند . پمپهاي سانتريفوژي كه مستقيماً به يك موتور الكتريكي متصل مربوط مي شوند و با استفاده از يك تسمه حركت منتقل مي شود . در اين موارد كه پمپ مستقيماً توسط يك موتور به گردش در مي آيد، موتور و پمپ هر دو بر روي يك زيركاري بزرگ تعبيه شده و با يك كوپلينگ مناسب به هم مربوط مي شوند . موتورهاي الكتريكي داراي سرعت بالا و راندمان مناسب هستند تنها ايرادي كه دارند اين است كه نمي توان سرعت موتور را با بار ورودي تنظيم نمود. پمپ هاي توربيني با وجود اينكه داراي راندمان پايين هستند ولي به علت اينكه دور موتور با بارورودي قابل تنظيم است كاربرد فراوان دارند و معمولاً به عنوان پشتيبان پمپهاي الكتروموتوري مورد استفاده قرار مي گيرند.

مزاياي پمپ هاي سانتريفوژ

مزاياي پمپ هاي سانتريفوژ بدين شرح مي باشد:

1. سادگي ساختمان
2. قيمت كم
3. تنوع جنس پروانه و محفظه ( انواع فلزات و غير فلزات مثل پلاستيك ها و لاستيك ها )
4. هزينه نگه داري كم
5. چون مي توانند در دورهاي بالا كار كنند امكان اتصال مستقيم به موتور الكتريكي وجود دارد.
6. جريان تحويلي از پمپ پايدار و بالا است.
7. مي تواند جريان هاي دوغابي را پمپ كند.
8. فضاي كمي را اشغال مي كند.

معايب پمپ هاي سانتريفوژ

معايب اين پمپ ها نيز عبارتند از:

1. به جز در سرعت هاي بالا ( مثلاً بيش از 10000 rpm ) امكان ايجاد فشارهاي بالا در پمپ هاي يك مرحله اي وجود ندارد.
2. پمپ هاي چند مرحله اي براي فشارهاي بالا گران قيمت هستند، خصوصاً براي مصالح مقاوم در مقابل حرارت.
3. در دبي هاي بالا راندمان سريعاً افت مي كند.
4. اين پمپ ها Self-priming نيستند ( احتياج به آب بندي دارند ).

يكي از مهمترين مشكلاتي كه بيشتر براي پمپ هاي سانتريفوژ پيش مي آيد مسئله كاويتاسيون مي باشد. قبل از بررسي اين مطلب بايد مختصري در مورد NPSH) Net Positive Suction Head) كه يكي از پارامترهاي مهم پمپ ها است توضيح دهيم.

در هنگام مكش و در قسمتهاي مختلف پمپ هرگز نبايد فشار مايع كمتر از فشار بخار مايع شود . NPSHR در واقع حداقل فشاري است كه پس از غلبه بر افت هاي اصطكاكي و اغتشاشي درون پمپ باز هم بايد از فشار بخار مايع بيشتر يا مساوي آن باشد. زيرا اگر اين اتفاق رخ دهد باعث بوجود آمدن حباب هاي درون مايع داخل پمپ شده حباب هاي بخار به علت سرعت زياد پره ها و فشار زيادي كه خودشان دارند ضربات بسيار محكمي به پره هاي پمپ وارد كرده و باعث تخريب پره ها مي شوند. در واقع پديده كاويتاسيون وجود چنين حباب هايي در جريان ورودي مايع پمپ است كه براي اينكه اين اتفاق نيفتد بايد فشار مايع ورودي حداقل به مقداري باشد كه NPSHR مثبت را نتيجه بدهد. NPSH يكي از پارامترهاي طراحي پمپ ها است كه معمولاً توسط كارخانه سازنده پمپ مشخص مي شود.

NPSH=hss -hfs –p >0

hss = هد مايع در مكش
hfs = هد اصطكاكي
p = فشار بخار مايع در دماي عملكرد پمپ بر حسب هد مايع

 
شكل 4 - كاويتاسيون در پمپ هاي سانتريفوژ به علت كاهش فشار مايع ورودي

شرايط عملكرد غير عادي پمپ

وقتي پمپ هاي گريز از مركز در شرايط عادي باشند، نرم و بدون لرزش كار مي كنند. در اين حالت ياتاقان ها گرماي ثابتي دارند كه به وضعيت قرار گيري دستگاه ها بستگي دارد. اين دما ممكن است تا حدود oF 100 پايين بيايد. البته بايد به خاطر داشت كه دماي كلي سيستم به ظرفيت آن بستگي دارد و به ازاء حداقل جريان ، دما به حداكثر ممكن مي رسد. بعضي از اشكالاتي كه ممكن است در پمپ هاي گريز از مركز اتفاق بيفتد همراه با علل ممكنه به صورت خلاصه در زير آورده شده است.

دبي پمپ كمي پس از روشن شدن پمپ كم مي شود؟ در صورت بروز چنين مشكلي علت را بايد در عوامل زير جستجو نمود:

1. هوا وارد لوله مي شود.
2. عمق زياد است (بيش از 5 متر).
3. لوله آب بندي اوليه مسدود است و يا داخل سيال هوا يا گازهاي مزاحم زياد است (هوا يا بخار در بخش مكش تجمع كرده است).

پمپ موتور داغ مي كند؟ در اين صورت بايد عوامل زير را بررسي كرد:

1. سرعت زياد است.
2. ارتفاع ديناميكي كل كمتر از قدرت پمپ بوده و سيال زيادي پمپاژ مي شود.
3. پمپ براي جابجا كردن سيالي با وزن مخصوص و ويسكوزيته سيالي كه فعلاً دارد آن را پمپاژ مي كند ساخته نشده است.

پمپ لرزش زيادي دارد؟ علل به شرح زير است:

1. به طور كلي قطعات در تماس باهم، تنظيم نيستند.
2. فونداسيون به قدر كافي سخت نيست.
3. يك ماده خارجي تعادل پروانه را به هم زده است.
4. يك اشكال مكانيكي از قبيل خم شدن محو ر، ساييده شدن ياتاقان ها و يا ماليده شدن يك قطعه متحرك به يك قطعه ثابت وجود دارد.

پمپهاي گريز از مركز كه در صفحات قبل بررسي شد در واقع پمپهاي جابجايي منفي هستند. در واقع اين پمپها سرعت سيال را به طور زيادي بالا مي برند در حاليكه پمپهاي جابجايي مثبت به طور ثابت و يكنواخت سيال را از داخل محفظه خود به بيرون مي رانند. پمپهاي جابجايي مثبت براي هد بالاتر و ظرفيت هاي پايين تر بكار مي روند. اصول كار به اين صورت است كه مقداري از سيال درون محفظه اي كه مرتباً پر از سيال مي شود گير مي كند و سپس در فشار بالاتري، از قسمت خروجي پمپ خارج مي شود.

تقسيم بندي انواع پمپ هاي جابجايي مثبت

پمپهاي جابجايي مثبت داراي دو نوع عمده هستند. يك نوع ،محفظه اصلي پمپ ثابت است و تقريباً شبيه سيلندر است و يك قطعه متحرك مانند پيستون درون آن حركت مي كند . به اين پمپها، پمپهاي رفت و برگشتي  مي گويند. اما نوع ديگر پمپها، پمپهاي دوراني  مي باشند كه حركت محفظه شامل سيال، از قسمت ورودي سيال تا قسمت خروجي آن صورت مي گيرد.

پمپهاي جابجايي مثبت نسبت به وضعيت پروان هاي كه داخل آن است تقسيم بندي هاي خاص خود را دارند: پمپهاي دنده اي  كه شامل دو چرخ دنده ساده هستند و يكي از آنها به وسيله عامل محرك مثل موتور به گردش در آمده و چرخ دنده ديگر را بر مي گرداند يك نوع از اين پمپها هستند. در پمپهاي دنده اي ميزان سيال را به سادگي و تنها با تغيير سرعت گردش محور مي توان تغيير داد.

  
شكل 5 - ترتيب ورود وخروج سيال در پمپ جابجايي مثبت

 پمپ هاي سنجشي معمولاً براي پمپ كردن مقدار دقيق سيال (مثل افزودن بازدارنده هاي شيميايي) به كار مي روند. ظرفيت كم و فشارهاي بالا از خصوصيات اين پمپ ها مي باشد.

پمپهاي پيستوني نيز به صورت جابجايي مثبت يا متغير ساخته مي شوند . در پمپهاي پيستوني با جابجايي متغير، جابجايي پمپ به طور خودكار تغيير يافته و موجب مي شود كه جريان مورد نياز سيستم به طور اتوماتيك ثابت باقي بماند. وقتي ميزان جابجايي تغيير كند فشار سيستم به نحوي متناسب با آن تغيير كرده به صورتي كه جريان تقريباً ثابت باقي بماند.

نحوه كار پمپ ها در سيستم
منحني يك پمپ ارتباط بين هد و ظرفيت يك پمپ را شرح مي دهد و اين ارتباط بدين صورت است كه هرچه ارتفاع بالاتري مورد نظر باشد ظرفيت پمپ كمتر خواهد شد و در نتيجه اين دو رابطه عكس با يكديگر دارند. منحني سيستم نيز ارتباط بين اختلاف هد كل در سراسر سيستم و جريان كلي در سيستم را نشان مي دهد.

براي انتخاب يك پمپ شكل و شيب نمودار پمپ بايد نسبت به موقعيتش ( با توجه به نمودار سيستم ) مورد توجه قرار گيرد. گاهي اوقات كه ظرفيت پمپ از ظرفيت سيستم بيشتر است به وسيله شيرهايي به نام شير فشار شكن (Throttle Valve ) ظرفيت پمپ را تا ظرفيت مورد نياز در سيستم كاهش مي دهد. به اين ترتيب كه شير فشار شكن با صرف انرژي باعث افزايش انرژي اصطكاكي در قسمت خروجي پمپ شده و باعث كاهش ظرفيت مي شود.كنترل ظرفيت پمپ مي تواند با برگرداندن قسمتي از مايع به بخش ورودي پمپ نيز صورت بگيرد كه غالباً اين روش براي پمپهاي جابجايي مثبت بكار مي رود زيرا براي اين گونه پمپها شير فشار شكن به كار نمي رود.

راه ديگر براي تنظيم ظرفيت پمپ تطبيق سرعت چرخش پمپ با ظرفيت  مورد نياز است كه غالباً كار آساني است زيرا پمپهاي الكتروموتوري با سرعت ثابتي راه اندازي مي شوند ولي از اين روش در پمپهاي توربيني مي توان استفاده كرد.

در پمپ هاي مارپيچي(شكل 7) ساختمان داخلي، شبيه چرخ گوشت است و براي مايعات با ويسكوزيته بالا، مثل پليمرها به كار مي رود و غالباً با سر و صدا و داراي راندمان بالايي هستند.

 
شكل 6 - نمونه پمپ مارپيچي (screw

يكي ديگر از پمپ هاي مورد استفاده در صنعت، پمپ دوراني مي باشد. همانطوريكه در شكل زير مشاهده مي شود در اين نوع از پمپ ها، سيال وارد محفظه اي مي شود كه در آن چند پر(معمولاً دو پره ) در حال چرخيدن هستند. نحوه چرخش پره ها به صورتي است كه باعث بردن سيال به كناره هاي محفظه شده و از آنجا سيال به قسمت خروجي پمپ با فشار ايجاد شده توسط پره ها منتقل مي شود . اين پمپ ها داراي ساختمان ساده اي بوده و براي سيالات با ويسكوزيته بالا بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرند.

شكل 8 - پمپ دوراني

يكي از خصوصيات اين پمپ ها قابليت كنترل فشار خروجي از پمپ با تنظيم سرعت چرخش پره مي باشد. يكي از مسايل مهم اين نوع پمپ ها، قابليت خوردگي سيال مي باشد . لذا در مورد جريان هايي كه مي توانند خاصيت خورندگي روي پره ها ايجاد كنند، با كشيدن پوشش بر روي پره ها از خوردگي جلوگيري مي شود.

 
شكل 7 - پمپ پره اي

چكيده:

اژكتورها تا حدودي داراي قيمت هايي كمتر و هزينه نگهداري كمي نسبت به پمپ ها دارند. معمولا اژكتورها داراي يك شيپوره همگرا- واگراي دروني دارند. كه در آن سيال رانده شده براي تغذيه و يك شيپوره بزرگ تر بيروني كه در آن گازها تخليه شده. ممنتم يا انرژي سيال خروجي از شيپوره راندني داراي سرعت بالا مي باشد. اما به ميزان جزئي اين سرعت به گازهاي در حال تخليه هم وارد مي شود. پس در اين صورت سرعت مخلوط ما كمتر از سرعت سيال وارد شده مي باشد. ولي در هر صورت سرعت آن بيشتر از سرعت صوت مي باشد. اجكتور نام عمومي جتي است كه قادر به تخليه محصولات مختلف گازي، محلول، و جامد (پودر، گرانول يا لجن) بوده كه داراي اسامي مختلفي مي باشد كه اساس آن تابع بودن از : پمپ جت خلاء، ترمو كمپرسور، اسكرابر گاز و غيره مي باشد. تئوري عملياتي براي انواع آن مشابه مي باشد.

شرح و توصيف:

يك اژكتورنوع ساده شده اي از يك پمپ خلاء يا يك كمپرسور خلاء مي باشد كه در آن هيچگونه پيستون ، شير يا روتور و ديگر اجزاي متحرك وجود ندارد . بخار با فشار بالا به محفظه بخار وارد مي شود و در حين عبور از نازل بخار منبسط شده و نازل را در يك سرعت بسيار بالايي ترك مي نمايد ، هوا ، گاز يا بخار مخلوط مايع از طريق مايع و بوسيله نازل مكش وارد مي شود . در اينجا هواو ديگر مخلوط به وسيله بخار با سرعت بالا به ورودي ديفيوزر يا نازل ونتوري شكل وارد مي شود و سپس از انتهاي ديفيوزر خارج مي شود در ديفيوزر سرعت زياد و فشار كم سيال به سرعت كم و فشار زياد سيال تبديل مي شود كه از فشار مكش مخلوط هوا بيشتر و يا به عبارت بهتر هد سرعت مخلوط به فشار تبديل مي شود كه از فشار مكش مخلوط هوا بيشتر ولي از فشار بخار ورودي كمتر مي باشد .
استفاده از اژكتورها براي كاربرد هاي مناسب متكي بر فاكتور هاي زير مي باشد :

1. فشار بخار : انتخاب اژكتور بر مبناي فشار مينيمم خط انتخاب شود .
2. دماي آب : انتخاب بر مبناي دماي ماكزيمم آب مي باشد .
3. دما و فشار مكش : احتياجات كلي فرآيند بايد در نظر گرفته شود ، انتخاب معمولا" به وسيله مينيمم فشار مكش مورد نياز (بالاترين خلاء) مي باشد .
4. ظرفيت مورد نياز

خصوصيات اژكتورها (Features) :

1. با مخلوط هاي بخار خورنده خشك يا مرطوب كار مي كنند .
2. يك خلاء منطقي مورد نياز براي عمليات صنعتي را ايجاد مي نمايد .
3. در سايز هاي مختلف براي ظرفيت هاي كم و زياد موجود مي باشند.
4. استفاده از آن راحت و بازده آن خوب مي باشد .
5. هيچ قسمت متحركي ندارند بنابراين هزينه تعمير آنها پايين و عمل آنها اگر خورندگي عامل مزاحمي نباشد يكسان و يكنواخت است .
6. عمليات آنها ايمن تر و مي توان از اژكتور ها در محل گازهاي قابل انفجار استفاده نموده و خطر انفجار توسط جرقه را بر طرف ساخت .
7. عمليات مداوم در محدوده طراحي دارند .
8. هزينه هاي ساخت به طور نسبتا" خوبي نسبت به پمپ خلاء مكانيكي پايين و همچنين فضاي كمي را اشغال مي كنند .

انواع اژكتورها :

اجكتور مي تواند يك مرحله اي يا چند مرحله اي باشد . در استفاده از اژكتورها به صورت چند مرحله اي ممكن است از كندانسور استفاده شود . (Intercondenser) كه به سيستم اجازه مي دهد در فشار هاي مطلق پايين تر از يك مرحله اي عمل نمايد .

وقتي كه بار ورودي زيادي داشته باشيم به صورت موازي به كار برده مي شوند و يا به اين دليل كه اگر قسمتي از سيستم فرآيند دچار خرابي شد و نياز به تعمير داشت بدون ايجاد مشكل براي قسمت هاي خراب از ساير قسمت ها جدا مي شود . واحدهاي چند مرحله اي سري براي فشار هاي پايين مورد نياز مي باشد .

اژكتورها را نيز مي توان به 2 نوع اژكتور مايع و گاز نيز تقسيم كرد.
اژكتورها تا حدودي داراي قيمت هايي كمتر و هزينه نگهداري كمي نسبت به پمپ ها دارند. معمولا اژكتورها داراي يك شيپوره همگرا- واگراي دروني دارند. كه در آن سيال رانده شده براي تغذيه و يك شيپوره بزرگ تر بيروني كه در آن گازها تخليه شده. ممنتم يا انرژي سيال خروجي از شيپوره راندني داراي سرعت بالا مي باشد. اما به ميزان جزئي اين سرعت به گازهاي در حال تخليه هم وارد مي شود. پس در اين صورت سرعت مخلوط ما كمتر از سرعت سيال وارد شده مي باشد. ولي در هر صورت سرعت آن بيشتر از سرعت صوت مي باشد. پس در اين صورت شيپوره بزرگ تر بعنوان يك ديفيوزر همگرا- واگرا است كه در آن فشار افزايش يافته و سرعت صوت كاسته شده است.

ساختمان اژكتور و اساس كار آن:

اژكتور داراي ساختماني شيپوري (Venturi) است. هوا يا بخار فشرده از طريق يك لوله باريك (Nozzle) به سرعت جهش مانند  (Jet) به فضاي مخروطي شيپور هدايت مي شود.
مسلم است كه فشار خروجي اژكتور از ورودي آن بيشتر است و علت بر نگشتن گاز از خروجي اژكتور به ورودي آن سرعت زياد مخلوط آب و گازها در خرطومي (Diffuser) اژكتور است.

 
شكل 1- اجزاي اجكتور

موارد كاربرد اژكتورها:

مي دانيم كه نقطه جوش تابع مستقيمي از فشار محيط است. به عبارت صحيح تر، فشار و نقطه جوش رابطه مستقيمي با هم دارند. لذا كاهش فشار محيط ، كاهش نقطه جوش را به همراه دارد. با توجه به اين عبارت اهميت اژكتور به عنوان تنها وسيله توليد خلاء در صنايع نفت و پتروشيمي مشخص مي شود از موارد استفاده اژكتور مي توان به دو مورد زير اشاره كرد:

1. همان گونه كه مي دانيم هيدروكربن ها در درجه حرارت هاي بالا ممكن است شكسته شوند و يا با ذرات ديگر تركيب شوند، بنابراين براي تصفيه و تفكيك نفت خام در پالايشگاه ها از برج هاي خلاء استفاده مي شود به دليل اينكه در اينگونه برج ها درجه حرارت پايين آمده و قادر خواهيم بود بدون ازدياد درجه حرارت به ميزان زياد مواد را تفكيك و تصفيه كنيم.
2. تخليه يك طرفه مايعات از ديگر استفاده هاي اژكتورهاست كه در اين حالت اژكتور همانند يك تلمبه عمل مي نمايد كه در صنعت به (Jet Pump) معروف است.

قطعات اصلي اژكتورها :

اژكتورها از لحاظ دسته و تقسيم بندي انواع متفاوتي ندارند و همواره يك اژكتور مي تواند از قطعات اصلي زير تشكيل شده باشد :

1. سرپوش بازديد افشاننده
2. صافي بخار
3. سرپوش افشاننده
4. ورودي بخار آب
5. سرپوش ورودي
6. ورودي
7. افشاننده
8. مبدل فشار به سرعت يا خرطومي
9. خروجي

چكيده:

كمپرِسورها يا فشارنده‌ها ميتوانند براي فشرده كردن گاز يا مايعات به كار رود. البته در حالت دوم به آن پمپ ميگويند. كمپرسورها يكي ديگر از انواع تجهيزات متحرك دوار مورد استفاده در صنايع فرآيندي هستند. معمولاً گاز پر فشار خروجي از كمپرسور ها را از يك سيسنم خنك كننده عبور ميدهند تا دماي گاز دوباره به حد معمولي باز گردد. انواع گوناگوني از كمپرسور وجود دارد كه براي مصارف صنعتي و خانگي طراحي شده اند.
كمپرسورها به طور عمومي داراي دو نوع محوري و شعاعي هستند:

• كمپرسور محوري هوا را از ميان پره‌هاي خود عبور داده و به سمت عقب ميراند.
• كمپرسور شعاعي (گريز از مركز) بيشتر در موتورهاي قديمي استفاده ميشده است. اين نوع از كمپرسور داراي پره‌هاي بسته است و هوا را از ميان پره‌هاي خود عبور نميدهد بلكه هوا را در جهت شعاع خود به سمت بيرون ميراند و هوا پس از برخورد به پخش كننده (ديفيوژر) از سرعتش كاسته شده و به دما و فشارش افزوده ميشود.

مقدمه:

كمپرسور دستگاهي است كه براي بالا بردن فشار گاز و يا انتقال آن از نقطه اي به نقطه ديگردر طول پروسس استفاده مي شود. در واقع كمپرسور با افزايش سرعت گاز و تبديل آن به فشار، جريان گاز را در سيستم راحت تر مي كند. البته افزايش فشار در نوعي از كمپرسورها به وسيله كاهش حجم صورت مي گيرد.

مسئله مهمي كه دركمپرسورها مطرح است ، نسبت فشار خروجي ، به ورودي كمپرسو ر است زيرا در ورودي كمپرسورها با افزايش فشار دماي گاز نيز بالا مي رود و اين افزايش دما در كار قطعات مختلف كمپرسور و سيستم روغن كاري و... اختلال ايجاد مي كند. البته در كمپرسور مي توان نسبت فشار را حتي تا 10 رساند، ولي اين امر با تدابير خاصي امكان پذير است كه در قسمتهاي بعد مفصلاً توضيح داده خواهد شد.
 

شكل 1 - كمپرسور پيستوني با پنكه جهت حنك كردن هوا

شرح و توصيف:

در كمپرسورها افزايش فشار به دو صورت انجام مي گيرد، برحسب اين مورد دو نوع اساسي كمپرسور نيز وجود دارد كه عبارتند از:

• كمپرسورهاي ديناميك كه فشار گاز را با زياد كردن سرعت آن و سپس، گرفتن سرعت گازافزايش ميدهند.
• كمپرسورهاي جابجايي مثبت كه با كاهش حجم گاز، فشار آن را افزايش مي دهند.

البته هر كدام از اين كمپرسورها بر حسب شكل ساختماني و نحوه عملكرد تقسيم بندي مي شوند كه در زير به طور خلاصه آورده شده است:

1 - كمپرسورهاي ديناميك Compressors Dynamic

1. سانتريفوژ Centrifugal compressor
2. جريان محوري Axial Flow compressor

2 - كمپرسورهاي جابجايي مثبت Positive displacement compressor

1. رفت وبرگشتي Reciprocating compressor
2. دوراني Rotary compressor

از بين كمپرسورهاي نامبرده،كمپرسورهاي رفت و برگشتي، سانتريفوژ و جريان محوري بيشتر از ساير كمپرسورها مورد استفاده قرار مي گيرند كه آنها را به طور مفصل بررسي خواهيم كرد.

در اين كمپرسورها افزايش فشار گاز بر اثرافزايش سرعت آن صورت مي گيرد. به اين صورت كه سرعت گاز بر اثر حركت پروانه (Impeller )  زياد شده پس از آن سرعت گاز با برخورد با پخش كننده ها كاهش پيدا مي كند و در عوض فشارش بالا مي رود.
 

شكل 2 - نحوه حركت گاز توسط پروانه كمپرسور

كمپرسورهاي سانتريفوژ دقيقاً مانند پمپهاي سانتريفوژ تشكيل شده اند از يك پروانه كه داخل پوسته اي مي چرخد. اساس كار اين كمپرسورها بر پايه نيروي گريز از مركز طراحي شده است. دركمپرسورهاي سانتريفوژ فاصله بين پوسته و پروانه خيلي كم است. بنابراين جنس محور كمپرسور بايد از فلز يا آلياژي باشد كه در دورهاي بالا حداقل انحنا را داشته باشد تا پروانه با پوسته تماس پيدا نكند. همچنين گاز ورودي به كمپرسور بايد كاملاً خشك باشد و هيچ مايعي به همراه نداشته باشد . براي همين، قبل از هر كمپرسور يك مخزن آبگير ( Knock Drum out) قرار مي دهند تا اگر احياناً قطرات مايعي در گاز موجود است توسط اين مخازن گرفته شود. چون قطرات مايع به پره هاي كمپرسور ضربه وارد كرده و آسيب مي رساند.
اگر فشار خيلي بالا مد نظر باشد، بايد از كمپرسورهاي سانتريفوژ چند مرحله اي استفاده كرد به خاطر اينكه با افزايش فشار گاز دماي آن نيز زياد مي شود و اين افزايش دما اگر از حد معيني بيشتر شود باعث آسيب رساندن به قطعات كمپرسور و اختلال در سيستم مي شود. همچنين ممكن است با افزايش فشار، قسمتي از گاز تبديل به مايع شود و اين قطرات مايع ايجاد شده در گاز باعث از بين بردن پره هاي كمپرسور مي شود. به دلايل ذكر شده از كمپرسورهاي چند مرحله اي استفاده مي شود. به اين ترتيب كه پس از هر مرحله فشردگي، گاز را خنك كرده و مايع احتمالي در آن را توسط intercooler به وسيله مخازني در بين راه گرفته سپس گاز خشك (بدون مايع) و خشك شده را به مرحله دوم مي فرستند و به اين ترتيب مي توان پس از چند مرحله فشردن به فشار نسبتاً بالايي دست يافت.
 

شكل 3 - نماي داخلي كمپرسور سانتريفوژ 4 مرحله اي

مزاياي كمپرسورهاي سانتريفوژ

كمپرسورهاي سانتريفوژ نياز به تعميركمتري دارند و مي توانند مدت زيادي را بدون وقفه در سيستم كار كنند. علاوه برآن، اين كمپرسورها اندازه كوچكتري نسبت به كمپرسورهاي رفت و برگشتي د ارند . زيرسازي كمپرسورهاي سانتريفوژ كوچكتر از انواع ديگراست و نياز به آب يا روغن خنك كننده ندارد چون به طور كلي محفظه اين نوع كمپرسورها با هوا خنك مي شود. جريان خروجي از اين نوع كمپرسورها يكنواخت است و ضربه اي به بخش تخليه كمپرسور وارد نمي كند. مزيت ديگري كه اين نوع كمپرسورها دارند اين است كه استهلاك كمتري نسبت به انواع ديگر دارند و اين به خاطر كم بودن قطعات متحرك اين كمپرسور است .

معايب كمپرسورهاي سانتريفوژ

كاركرد اين كمپرسورها وابستگي شديد به وزن مخصوص، جرم مولكولي و نسبت Cp/Cv گاز ورودي دارد. كاهش وزن مخصوص و وزن مولكولي گاز باعث افزايش توان مصرفي كمپرسور خواهد شد ، همچنين متراكم كردن گازهاي با وزن مولكولي كم باعث افزايش تعداد مراحل در اين كمپرسورها مي شود . با وجود مزايايي كه كمپرسورهاي سانتريفوژي نسبت به كمپرسورهاي رفت و برگشتي دارند، داراي راندمان كمتري نسبت به آنها هستند. موتورهاي محرك كمپرسورها به دو صورت الكتريكي و توربيني است اما باتوجه به سرعت زياد كمپرسورهاي سانتريفوژي اگر براي اين نوع كمپرسورها از موتورهاي الكتريكي استفاده شود، براي تغيير سرعت دوران براي گازهاي متفاوت نياز به جعبه دنده مي باشد كه اين امر احتمال لرزش و ارتعاش را بالا مي برد و باعث افزايش هزينه هاي تعميرات و استهلاك خواهد شد. در نتيجه كنترل جريان در اين كمپرسورها با سهولت كمتري انجام مي شود.

اين كمپرسورها نيز مانند كمپرسورهاي سانتريفوژ يك قسمت چرخان (Rotor) دارند كه سرعت سيال را بالا مي برد اما برخلاف كمپرسورهاي سانتريفوژ كه جريان به صورت شعاعي مي باشد، جريان به صورت موازي با محور كمپرسور حركت مي كند. ساختمان اين نوع كمپرسورها به صورتي است كه نصف فشار گاز در قسمت چرخان (Rotor) و نصف ديگر در قسمت ثابت (Stator) توليد مي شود. پره هاي ثابت شده بر محور چرخان به ترتيب از قسمت مكش تا خروجي كمپرسور كوچكتر گشته و باعث بالا رفتن فشار ساكن (pressure static ) وانرژي جنبشي (kinetic Energy) گاز مي شو د. سيستم روغن زني و سيستم كنترل جريان در سرعت هاي مختلف در اين كمپرسورها دقيقا شبيه كمپرسورهاي سانتريفوژ است. 
 

شكل 4- شبيه سازي ساده اي از نحوه حركت سيال در كمپرسور جريان محوري

مزاياي كمپرسور جريان محوري

اين نوع كمپرسورها اخيرا مصرف صنعتي زيادي پيدا كرده و براي حجم هاي خيلي بالا حتي تا 860000 فوت مكعب در دقيقه مناسب ترين كمپرسور مي باشد. در مقام مقايسه با كمپرسورهاي سانتريفوژ براي فشردگي يك حجم معين گاز قطر چرخان (Rotor) كمپرسور جريان محوري نصف قطر پروانه كمپرسور سانتريفوژ خواهد بود. اگر كمپرسور جريان محوري خوب طراحي و ساخته شود، سرعت گازمي تواند به ft/s 400 در خروجي برسد. هزينه اوليه ساختن يك كمپرسور جريان محوري با هزينه اوليه ساختن يك كمپرسور سانتريفوژ براي انجام كار معين برابر است، ولي هزينه نيروي محركه كمپرسور جريان محوري كمتر از هزينه نيروي محركه كمپرسور سانتريفوژ مي باشد. يعني اينكه براي يك كار معين، كمپرسور جريان محوري توربين يا موتور برقي كوچكتري نياز دارد كه اين خود باعث كم شدن هزينه هاي بعدي مي گردد.

معايب كمپرسور جريان محوري

اگر چه اين كمپرسورها براي جريانهاي بالاتري نسبت به كمپرسورهاي سانتريفوژ استفاده مي شود اما ارتفاع فرستادن گاز در اين كمپرسورها خيلي پايين است و تقريبا كمتر از نصف كمپرسورهاي سانتريفوژ مي باشد كه به معني اين است كه فشار خروجي در اين نوع كمپرسورها خيلي كمتر از كمپرسورهاي سانتريفوژ است. مثلا براي رسيدن به فشار psig 65 به دوازده مرحله فشرده كردن گاز نياز است كه اين خود باعث افزايش حجم اشغال شده توسط كمپرسور و ساير هزينه ها مي شود. با توجه به موارد ذكر شده نتيجه مي شود اين كمپرسورها راندمان كمتري نسبت به كمپرسورهاي سانتريفوژ دارند.

اين كمپرسورها را مي توان به هر اندازه كه مورد احتياج باشد، ساخت . نوع يك مرحله اي آن با حركت رفت پيستون فشار گاز را از مكش تا خروجي بالا مي برد. اساس كار اين كمپرسورها حركت يك پيستون داخل يك سيلندر است كه با كاهش حجم گاز، فشار آن را بالا مي برد.
كمپرسورهاي رفت و برگشتي يك مرحل هاي را بيشتر براي فشار بين 100 تا 150 psig به كار مي برند . از كمپرسورهاي دو يا چندمرحل هاي زماني استفاده مي شود كه فشار خيلي بالا ( مثلاً 600 psig) مورد احتياج با شد، اما با توجه به افزايش درجه حرارت گاز به هنگام فشرده شدن در كمپرسورهاي چند مرحله اي، بعد از هر مرحله از يك خنك كننده استفاده مي شود تا درجه حرارت گاز را براي مر حله بعدي پايين بياورد. چون حركت گاز در خروجي اين كمپرسورها به طور يكنواخت صورت نمي گيرد، در هر حر كت رفت پيستون، به خروجي كمپرسور ضرباتي وارد مي گردد. براي جلوگيري از اين ضربات و يكنواخت كردن جريان تدابير مختلفي به كار مي رود كه مهمترين آنها عبارتند از:
 

شكل 5 - مسير ورود و خروج گاز

1. دو ضربه اي كردن پيستون، يعني اينكه پيستون هم در حركت رفت و هم در حركت بر گشت مقداري گاز فشرده به خروجي مشتر كي وارد نمايد.
2. به كار بردن ضربه گير يا خفه كن (Damper) :
   ضربه گيرمخزني است كه به طور وارونه در خروجي كمپرسور (اگر چند مرحله اي باشد در خروجي هر مرحله يك ضربه گير) كار گذاشته مي شود. اساس كار ضربه گير بر پايه انبساط و انقباض گازي كه وارد آن مي شود استوار است يعني اينكه در حر كت رفت پيستون گاز درون ضربه گير فشرده مي شود و در حركت برگشت پيستون به علت افت فشار در خروجي كمپرسور، گاز منقبض شده درون ضربه گير، منبسط شده، از آن خارج شدن وارد لوله خروجي كمپرسور مي شود.

 مزاياي كمپرسور رفت و برگشتي:

هنگامي كه احتمال تغيير وزن مولكولي گاز ورودي به تاسيسات وجود دارد، از اين كمپرسورها استفاده مي شود به علت اينكه در اين كمپرسورها عمل تراكم حساسيت زيادي به وزن مولكولي ندارد، اين كمپرسورها در مورد گازهاي همراه با نفت ( Associate gas)، مناسب مي باشند. اين كمپرسورها راندمان بالاتري نسبت به كمپرسورهاي سانتريفوژ دارند، اما داراي سرعت كمتري نسبت به ساير كمپرسورها هستند. لذا بدون احتياج به جعبه دنده به طور مستقيم مي توانند به موتور الكتريكي متصل گردند. براي شروع حركت نسبت به ساير انواع كمپرسورها توان كمتري لازم دارند. همچنين زماني كه ميزان گاز كم باشد، نسبت به انواع ديگر ارجح هستند.
 

شكل 6 - مراحل فشردگي گاز در كمپرسور پيستوني

چكيده:

فيلتر وسيله اي است (معمولاً به صورت غشاء يا لايه ) كه به صورت فيزيكي از عبور برخي مواد جلوگيري كرده و در عين حال اجازه خروج برخي ديگر را مي دهد. فيلتر ها اغلب در حذف مواد جامد كه بصورت معلق در سيال وجود دارند، استفاده مي شود. براي مثال در حذف آلاينده هاي هوا ، بدست آوردن آب قابل شرب و ساختن قهوه...
برخي وسايل كه فيلتر ناميده مي شوند ممكن است كه فرآيند هاي ديگري نيز انجام بدهند، مثل عمليات تصفيه (مثل بيوفيلتر ها) . فرآيند عبور مخلوط از ميان فيلتر، فيلتراسيون ناميده مي شود. محلول بدست آمده بعد از فيلتر كردن ذرات معلق در محلول، فيلتر شده (Filtrate) ناميده مي شود و اقي مانده در فيلتر، پس مانده (Residue) نام دارد.

مقدمه:

يكي از وسايلي كه داراي كاربرد وسيعي در جداسازي ذرات جامد از سيال مي باشد، فيلترها مي باشند . دراين وسايل، ذرات جامد وجود در يك سيال با عبور دادن سيال از يك محيط صاف كننده يا غشاء از سيال جدا مي شوند و در نهايت ذرات جامد روي غشاء باقي مي مانند. اين عمليات را فيلتراسيون مي نامند. با اين حال در صنايع فرايندي گازي، فيلتراسيون معمولاً به فرايندهايي اطلاق مي شود كه ذرات جامد و قطرات مايع از جريان گاز جدا شوند. راندمان جداسازي فيلتر ها از جداسازي سانتريفوژي بيشتر است اما مشكلي كه در مورد فيلتر ها وجود دارد اين است كه غشاء متخلخل فيلتر ها بايد پس از مدتي كار كردن تعويض شود . اندازه فيلتر ها نسبت به ساير جداساز ها تا حدي متفاوت است و سازنده فيلتر بايد توجه كافي به توزيع سايز ذرات ورودي به فيلتر و ميزان جداسازي مطلوب نيز داشته باشد. يكي از معمول ترين موادي كه براي ساخت غشاء فيلتر مورد استفاده قرار مي گيرد فايبرگلاس (Fiber glass) اين ماده مي تواند ذرات مايع ريزتر از يك ميكرون را نيز ازجريان گاز جدا كند بنابراين داراي راندمان بالايي مي باشد . در شكل  1، چند صفحه مربعي شكل كه به عنوان غشاء فيلتر مورد استفاده قرار مي گيرند نشان داده شده است كه در ادامه بحث مورد بررسي بيشتري قرار مي گيرد.
 

شكل 1 - صفحات غشايي مربعي شكل در ابعاد مختلف

راندمان يك فيلتر عمدتاً بستگي به نوع طراحي آن دارد. يكي از اين پارامتر هاي طراحي، افت فشار ايجاد شده در اثر فيلتر مي باشد. افت فشاري در حدود 14-7  kpas در مورد يك فيلتر تميز كه در صنايع گازي مورد استفاده قرار مي گيرد مقدار مناسبي است. اگر ذرات جامد زيادي در جريان گاز وجود داشته باشند، معمولاً زمانيكه افت فشار ايجاد شده در فيلتر به بيش از 70 kpas برسد، غشاء فيلتر تعويض مي شود . معمولاً از طرف شركت هاي سازنده فيلتر يك سري اعداد و ارقام براي توصيف شرايط كار فيلتر ارائه مي شود . به عنوان مثال جداسازي % 100 قطرات مايع كه داراي قطري بزرگتر از  8 ميكرون هستند و جداسازي 99/5 درصد از ذراتي كه قطر آنها دردامنه 0/5 تا 8 ميكرون قرار دارد از طرف سازنده فيلتر ارائه مي شود. اما رسيدن به اين نتايج در محيط واقعي تا حدودي مشكل مي باشد. به طور كلي سيالي كه از فيلتر عبور مي كند ممكن است گاز يا مايع باشد كه پس از عبور از فيلتر ذرات جامد آن جدا مي شود. اما ماده با ارزش حاصل از فيلتراسيون ممكن است سيال عبور كرده از فيلتر يا جامد جدا شده از جريان و يا هر دو مورد باشند. گاهي نيز هيچ يك از اين دو با ارزش نمي باشد. به عنوان نمونه مي توان به زماني كه ضايعات جامد را بايستي قبل از دور ريختن از ضايعات مايع جدا كرد اشاره كرد. معمولا قبل از عمليات فيلتراسيون، روي خوراك به طريقي كار مي كنند كه سرعت فيلتراسيون افزايش يابد. به عنوان مثال آن را حرارت مي دهند و يا تبلور مجدد مي كنند. يكي ديگر از مواردي كه در مورد فيلترهاي ناپيوسته مهم است، استفاده از فيلتر هاي موازي براي تغيير مسير جريان از يك فيلتر به فيلتر ديگر براي تميز كردن فيلتر اول است. در شكل 2 نحوه جريان يافتن سيال در سه فيلتر موازي كه در هر زمان يكي از آنها در حالت احتياج به تميزكاري دارد نشان داده شده است.
 

شكل  2 - نحوه جريان سيال در مورد فيلتر هاي ناپيوسته

شرح و توصيف:

براي جدا كردن ذرات جامد از سيال مي توان از ته نشين كننده هاي ثقلي، سيكلون ها، فيلتر ها و گيرنده هاي الكترواستاتيكي     (ESP) استفاده كرد. دستگاه هاي فوق به غير از فيلتر ها با هدايت ذرات جامد به سمت يك ديوار جامد باعث جدا شدن ذرات جامد از فاز سيال مي شوند. اما فيلتر ها با تقسيم جريان به قسمت هاي كوچكتر باعث جلوگيري از عبور ذرات جامد از اين قسمت هاي كوچكتر شده و به اين ترتيب باعث جداسازي دو فاز جامد وسيال مي گردند.

فيلتر ها را به طور كلي مي توان به دو نوع كلي تقسيم كرد:
فيلتر هاي سطحي (Surface filter)
فيلتر هاي عمقي (Depth filter)

فيلتر هاي سطحي بايد به گونه اي ساخته شوند كه قطر سوراخ هاي صافي فيلتر مشخص كننده قطر مواد جامدي است كه از سيال جدا مي شود. اما ساختن اين فيلتر ها در حالاتي كه ذرات ريز حدود 1 ميكرون و كوچكتر در سيال وجود دارد كار مشكلي مي باشد. از فيلتر هاي عمقي به طور وسيعي براي كنترل آلودگي هوا استفاده مي شود. در اين فيلتر ها، قالب مواد جامد روي سطح فيلتر كمتر مشاهده مي شود. بلكه جمع آوري ذرات در داخل غشاء فيلتر صورت مي گيرد . در شكل 3 نيز قسمتي از يك غشاء پليمري يك فيلتر عمقي كه از جنس PVC ساخته شده است، با بزرگنمايي خوبي نشان داده شده است. 

شكل  - 3بزرگنمايي قسمتي از يك غشاء پليمري از جنس PVC 

به طور كلي فيلتر ها به سه گروه عمده تقسيم مي شوند:
1 - فيلتر كيكي يا قالبي
2- فيلتر شفاف كننده
3- فيلتر با جريان متقاطع

همانطور كه در شكل 4 نيز مشاهده مي شود فيلتر كيكي ، مقادير نسبتاً زيادي از مواد جامد را به صورت قالبي از بلور يا گل جدا مي سازد. در اين فيلتر ها براي شستن قالب و خارج كردن مقداري از مواد جامد قبل از تخليه نهايي پيش بيني هايي صورت مي گيرد. در فيلتر هاي شفاف كننده، معمولا مقدار جامد جدا شده كم است و محصول يك گاز تميز يا يك مايع شفاف و زلال مي باشد.
 

شكل  -4- انواع غشاء فيلتر ها:الف)صافي قالبي، ب)صافي شفاف كننده، ج)صافي با جريان متقاطع

در فيلترهاي با جريان متقاطع، محلول سوسپانسيون خوراك تحت فشار با سرعت تقريبًا زياد از عرض محيط صافي جريان مي يابد. محيط صافي نيز يك غشاء سراميكي، فلزي يا پليمري با منافذ كوچك است كه بيشتر ذرات معلق را دفع مي كنند. اكثر فيلتر هاي صنعتي ، به صورت فيلتر هاي فشاري ، فيلتر هاي خلا و فيلتر هاي سانتريفوژي مي باشند . اين فيلتر ها با توجه به اينكه تخليه جامدات جدا شده از سيال به صورت پيوسته يا منقطع باشد به صورت پيوسته و يا ناپيوسته مورد استفاده قرار مي گيرند. در مورد فيلتر هاي ناپيوسته، بايد هر چند وقت يكبار جريان سيال را قطع كرد تا بتوان جامدات جمع شده را خارج ساخت. اما در فيلتر هاي پيوسته، تخليه جامدات و سيال زمانيكه دستگاه مشغول كار است قطع نمي شود. دليل حركت سيال در فيلتر وجود افت فشار در محيط فيلتر مي باشد.

عيوب و موارد عدم مطلوب بودن فيلتر ها

غشاء مورد استفاده در فيلتر بايد شرايط زير را داشته باشد:
بايد توانايي نگهداري جامداتي كه از جريان مايع جدا مي شوند را داشته باشد.
بايد از نظر شيميايي مقاوم باشد و از نظر فيزيكي به قدر كافي در برابر شرايط فرآوري مقاومت كند.
نبايد به سادگي مسدود شود.
بايد امكان تخليه تميز و كامل قالب تشكيل شده را دارا باشد.
نبايد خيلي گران باشد.
در تصفيه صنعتي، يك محيط رايج صافي، پارچه است كه به صورت شكسته يا اريب بافته شده است. براي حالات مختلف الگوهاي بافت بسيار متفاوت موجود است . براي مايعات خورنده بايد از محيط هاي صافي ديگري همچون پارچه پشمي، پارچه فلزي از جنس مونل يا فولاد ضد زنگ، پارچه شيشه اي يا كاغذ استفاده كرد. پارچه هاي مصنوعي همچون نايلون ، پلي پروپيلن و پلي استرهاي مختلف از نظر شيميايي نيز بسيار مقاومند . در يك پارچه با مش هاي با اندازه معين، الياف مصنوعي يا فلزي صاف كمتر از الياف طبيعي ريز در جدا كردن ذرات بسيار ريز كارايي دارند. معمولاً اين عيب الياف مصنوعي و فلزي فقط در شروع تصفيه بروز مي كند . لذا محصول تصفيه شده ابتدا ممكن است كدر باشد و بعد زلال شود. معمولا محصول تصفيه كدر براي تصفيه مجدد به مخزن دوغاب بازگردانده مي شود.
جامدات باريك يا بسيار ريز كه يك قالب متراكم و ناتراوا توليد مي كنند هر محيط صافي ريز را به سرعت مسدود مي كنند. تصفيه عملي چنين موادي مستلزم آن است كه تخلخل قالب يا كيك افزايش يابد تا محلول بتواند با سرعتي معقول عبور كند. اين كار با افزودن يك كمك صافي همچون سيليكاي دياتومه اي، پوليت، سلولز خالص، چوب يا هر جامد متخلخل و بي اثر ديگر به دوغاب قبل از تصفيه انجام مي شود. كمك صافي را بعداً مي توان با حل كردن جامدات يا سوزانيدن كمك صافي، از جامدات جدا كرد. اگر جامدات گرفته شده از سيال ارزشي نداشته باشند آنها را همراه با كمك صافي دور مي ريزند.
در فيلتراسيون، حركت جريان در محيط متخلخل صورت مي گيرد. در ضمن مقاومت اين تخلخل در برابر جريان باگذشت زمان افزايش مي يابد . كميت هاي عمده مورد نظر در عمليات فيلتراسيون شدت فيلتراسيون و افت فشار در فيلتر مي باشد. در عمليات فيلتراسيون با گذشت زمان يا شدت جريان كاهش مي يابد و يا افت فشار زياد مي شود و يا هر دو مورد صورت مي گيرد.

اين فيلترها با فشار جو در محل ورود خوراك و شرايط خلا در محل خروج سيال عمل مي كنند . يكي از مثالهاي موجود در اين مورد، فيلترهاي ثقلي مي باشد. كاربرد اين فيلترها به جداسازي بلورهاي فيلمي درشت از محلول، تصفيه آب آشاميدني و تصفيه فاضلاب محدود مي شود. نوع ديگري از فيلترها كه مي توانند به صورت پيوسته و ناپيوسته مورد استفاده قرار بگيرند فيلترهاي فشاري هستند. اما به دليل دشوار بودن تخليه جامدات در فيلترهاي فشاري ، اكثر اين فيلترها به صورت ناپيوسته كار مي كنند. لازم به ذكر است كه معمولا فيلتر هاي فشاري ناپيوسته از نوع فيلتر هاي قالبي هستند . فيلتر هاي فشاري اختلاف فشار زيادي در طول غشاء فيلترايجاد مي كنند. لازم به ذكر است كه اين فيلترها در مورد مايعات ويسكوز و يا جامدات پودري، عمل فيلتراسيون را سريع تر انجام مي دهند . معمول ترين انواع فيلترهاي فشاري، شامل فیلتر پرس و فیلتر پ.سته و لایه مي باشند.

فيلتر پرس از مجموعه اي از سيني ها در يك سري محفظه تشكيل شده است كه مواد جامد در آنها جمع مي شوند. سيني ها نيز به وسيله يك محيط صافي همچون پارچه پوشانده شده اند . دوغاب تحت فشار وارد هر محفظه مي شود. محلول از پارچه عبور مي كند و از يك لوله تخليه مي گردد و يك قالب مرطوب از مواد جامد در پشت سر خود بر جاي مي گذارد. سيني هاي فيلتر پرس به شكل مربع و يا دايره اي عمودي يا افقي مي باشند . غشايي، سطح هر سيني را مي پوشاند و اين دو توسط يك پيچ يا پيستون هيدروليك ، محكم به هم فشرده مي شوند. دوغاب ورودي از يك مجرا عبور مي كند كه به صورت طولي از يك گوشه مجموعه فوق وارد مي شود.

جامدات نيز روي وجوه پوشيده از پارچه سيني ها جمع مي شوند. محلول از پارچه عبور مي كند و وارد شيارها يا لوله هاي موجدار روي سطح سيني مي شود و سپس از پرس خارج مي گردد . دوغاب از يك پمپ يا مخزن تحت فشار 3 تا 10 اتمسفر وارد مي شود و عمل تصفيه آنقدر ادامه مي يابد تا اينكه ديگر محلول از محل تخليه بيرون نيايد يا فشار تصفيه ناگهان افزايش مي يابد. اين حالات وقتي اتفاق مي افتد كه قاب ها پر از جامد باشند و دوغاب ديگر نتواند وارد شود. در اين صورت گفته مي شود كه پرس جام كرده است (بسته شده است). در چنين مواقعي، شوينده را وارد فيلتر مي كنند تا ناخالصي هاي انحلال پذير از جامدات جدا گردد و پس از آن مي توان قالب برجاي مانده را با دميدن بخار آب يا هوا از محيط صافي جدا كرد و در يك نقاله يا انبار ريخت .

در بسياري از دستگاه هاي فيلتر پرس مثل آنچه كه در شكل 5 مشاهده مي شود، اين عمليات به صورت خودكار انجام مي شود. در اين شكل ابعاد سيني هاي مربع شكل 2 تا 150 ميلي متر مي باشد. ضخامت سيني ها 6 تا 50 ميلي متر و ضخامت قاب ها 6 تا 200 ميلي متر مي باشد. شستشوي كامل يك فيلتر پرس ممكن است چند ساعت طول بكشد. چون مايع شوينده آسان ترين مسير را دنبال مي كند. اگر تراكم قالب در برخي از قسمت ها كمتر از بقيه جاها باشد، همچنان كه معمولاً اتفاق مي افتد، بيشتر مايع شوينده بي اثر خواهد بود. اگر بخواهيم شستشو خيلي خوب صورت بگيرد شايد بهتر باشد قالب به طور ناقص شسته شده را با حجم زيادي از مايع شوينده دوباره به دوغاب تبديل كرده و مجدداً آن را صاف كنيم.
 

شكل 5 - فيلتر پرس با دستگاه مخصوص بهره برداري خودكار

براي تصفيه در فشارهاي بالاتر از فشار فيلتر پرس، براي صرفه جويي در كار، مي توان از فيلتر پوسته و لايه استفاده كرد. همانطوريكه در شكل مشاهده مي شود در اين فيلتر مجموعه اي از لايه هاي عمودي روي يك قفسه با قابليت بيرون آوردن قرار داده شده است. در شكل 6، فيلتر براي شستشو باز شده است . در حين عمليات  لايه ها درون مخزن بسته هستند. خوراك نيز از كنار مخزن وارد مي شود. محصول تصفيه شده نيز از لايه ها به درون لوله تخليه مي رود. لازم به ذكر است كه اين طرح براي تصفيه خانه هايي به كار مي رود كه كمك صافي دارند.
 

شكل - 6 فيلتر لايه اي تحت فشار با مخزن افقي