پروژه و مقاله های رشته های مکانیک-ساخت و تولید و ماشین افزار

پروژه , تحقیق و مقاله های رشته مکانیک - ساخت و تولید و ماشین افزار

راه های جلوگیری از اثرات مخرب آب ناخالص موجود در امولسیون روغن حل شونده

سختی آب براساس نسبت 17.1ppm کربنات کلسیم بر U.S گالن که اصطلاح grain نامیده  می­شود، محاسبه می گردد. در اصل سختی آب توسط یونهای کلسیم و منیزیم ایجاد می شود. وجود عناصری مانند آهن و آلومینیوم در آب نیز اثرات خورندگی را افزایش می دهد. سختی آب می تواند توسط روی (Zine) که از لوله های گالوانیزه جدید نشات می گیرد به تدریج زیاد شود.
    مواد معدنی موجود در آب (به عنوان سختی آب) به صورت رسوب چسبیده بر روی ماشین و قسمت های مختلف آن ظاهر می شود و این امر موجب زنگ زدگی دستگاه و در نتیجه تخریب سیالات خنک کننده می شود. کلرید سدیم و سولفات سدیم از دیگر نمکهای موجود در آب و عوامل زنگ زدگی یا خوردگی هستند. بنابراین در فرمولاسیون بیشتر سیالات برش نیاز به حضور مواد بازدارنده خوردگی است. علاوه بر این، ترکیبات سولفاته ترکیباتی مشکل آفرین محسوب می شوند زیرا باعث افزایش رشد باکتری خاصی موسوم به «
Desulfurization » و در نتیجه تولید بوی نامطبوعی مشابه بوی تخم مرغ فاسد شده می شوند.

      مخزن خنک کننده ماشین مانند یک کتری چای عمل می کند. هر چه سیال بیشتر سیرکوله شود (گردش کند)، میزان آب بیشتری تبخیر می گردد. در اثر این فرایند، غلظت مواد معدنی در فاز آبی زیاد می شود و این امر به نوبه خود فرصت خوردگی و مشکلات جانبی را افزایش می دهد. به طور معمول، میزان سرریز سیال یا افزودنیها در مخزن،5 تا20 درصد در روز است که این میزان بسته به نوع عملیات و ظرفیت مخزن تعیین می شود.

      پس از یک دوره یکماهه، مواد جامد موجود در امولسیون خنک کننده تا3 الی4 برابر میزان اولیه در آب می شود. بنابراین هر چه آب مصرفی خالص تر باشد کارایی بیشتری داشته، مشکلات خوردگی در مدت زمان طولانی تری ایجاد می شود. غلظت بیشتر مواد معدنی موجب تسریع تجمع آنها و اثرات منفی این مواد می شود. در واقع، آبهای سخت برای تهیه امولسیون مناسب نیستند و در صورت استفاده از آنها می بایست با برنامه هفتگی تانک حاوی سیال خنک کننده برای جلوگیری از تولید مواد صمغی و مشکلات خورندگی، تعویض شود.

     مواد معدنی موجود در آبها علاوه بر ایجاد خوردگی، موجب رشد باکتریها می شوند که این امر مسائل و عواقب نابهنجار اقتصادی به دنبال دارد.

     یکی از روش های دفع مواد معدنی از آب، استفاده از یک سیستم سختی گیر است. زمانی که سیستم سختی گیر، یونهای منیزیم و کلسیم (به عنوان سختی آب) را از آب برمی دارد یونهای سدیم جایگزین می شوند. در این روش به علت ایجاد کف صابونی، رسوبی مانند گذشته ایجاد نمی شود ولی خوردگی ماشین و قطعه کار، مشکل مضاعفی است و به دلیل افزایش پتانسیل خورندگی در سیستم، این روش پیشنهاد نمی شود.

     روش دیگر برای اصلاح سختی آب، دیونیزه کردن آب است. در این روش تمام مواد معدنی نامحلول به روش تبادل یونی برداشته می شود. بنابراین کیفیت آب خروجی می تواند با کیفیت آب تقطیر شده از این نظر برابری کند. با به کارگیری این روش آب از تمام مواد جامد نامحلول عاری شده و با تبخیر آب، اثرات خوردگی مواد معدنی در سیستم دیده نمی شود.

     یک روش مناسب دیگر برای تهیه آب خالص استفاده از بویلر و کندانس بخار آب است که در برخی فرایندها، مورد استفاده قرار می گیرد. در این حالت نیز حضور رسوب و پیامد خوردگی آنها ناچیز می شود. آب مورد استفاده به عنوان خوراک اولیه در بویلرها، نیازی به سختی گیری و یا افزودن مواد شیمیایی از قبیل ضد خوردگی ندارد.  

      در میان انواع روش های دفع مواد معدنی از آب، بهترین روش استفاده از دیونایزر است. بسیاری از شرکتها، این سیستم را نصب و راه اندازی می کنند تا بتوانند با ظرفیت کافی، منبع مناسبی از آب مورد نیاز را برای تولید امولسیون حل شونده در اختیار داشته باشند.

    متاسفانه، بسیاری از افراد، حاضر نیستند هزینه لازم برای نصب سیستم دیونایزر را بپردازند. اینگونه افراد محاسبه دقیقی از مسایل اقتصادی و زمان عملیاتی در حالت استفاده از آب مطلوب و مشکلات ایجاد شده (در مورد هزینه تخریب و زنگ زدگی ماشین آلات و قطعات کار در آینده) را ندارند.

 با استفاده از آب دیونیزه شده برای تولید امولسیون مناسب، مصرف سیال خنک کننده غلیظ تا حدود1 درصد به ازای هر واحد grain سختی آب اولیه استفاده شده، کاهش می یابد. با این روش و استفاده از آب دیونیزه شده برای یک پروژه با مصرف آبی با سختی 10 grain و خرید سیال خنک کننده به بهای100 هزار دلار به طور اتوماتیک10 هزار دلار به طور سالانه صرفه جویی می شود.  امروزه انواع مختلفی از واحدهای «دیونایزر» وجود دارد. این واحد ساده نوعی سیستم تبادلی است که با ایجاد تانکهای رزین در سیستم تجهیز می شوند و هر بار یک ست دیونیزه کننده مصرف می شود. در این روش اپراتور از هیچ اسید یا آلکالی نگهداری نمی کند و تمام کاری که اپراتور باید انجام دهد تعویض تانک در زمانی که محتویات آن کیفیت نامطلوبی از خود نشان دهد است. در انواع مختلف دیونایزرهای اتوماتیک، عملیات به صورت اتوماتیک و به طور مستقیم از تانک های رزین حاوی مواد شیمیایی مورد نیاز، انجام می گیرد.

     این سیستم ها از نظر اقتصادی برای استفاده در عملیاتی با حجم متوسط مقرون به صرفه است. همچنین انواع دیگری از خالص سازی آب در دسترس است که بر اساس روش های متفاوتی از تبادل یونی استوار است. همچنین فیلترهای غشایی در جایی که آب مورد نیاز فرایند از میان غشاهای خاصی توسط فشار پمپ مکانیکی (بنام اسمز معکوس) فرستاده می شود مورد استفاده قرار می گیرد.  

      در این واحدها حدود70 تا90 درصد از مواد جامد نامحلول و مواد معدنی برداشته می شود اما حدود50 درصد از آب تامین شده یونیت به مخزن فاضلاب می رود. راههای خالص سازی ممکن است در برخی مواقع برای گسترش کیفیت آب جهت کارآیی بهتر سیال خنک کننده مناسب باشد.
    اگرچه برای تهیه امولسیون خنک کننده، آب بدون مواد معدنی (دیونیزه شده) لازم است ولی پس از گذشت مدت زمانی غلظت جامدات نامحلول در امولسیون افزایش می یابد.

میزان سختی آب استفاده شده ای با سختی حدود 3 grain در زمان تهیه امولسیون، بعد از گذشت یکماه به حدود 12-14 grain و در پایان ماه دوم به حدود 24-27 grain می رسد و اگر در زمان تهیه امولسیون، سختی آن 12 grain باشد در پایان ماه اول حدود 48-52 grain و در پایان ماه دوم 96-104 grain می شود. در هر حال در استفاده از آب نامطلوب، کارایی سیال خنک کننده مناسب نبوده و تجزیه می شود. مشکلات ایجاد شده در عملیات و افزایش هزینه آن در مقایسه با شرایطی که از آب خالص استفاده می شود بسیار بیشتر است. این در مورد تمام انواع و نمونه های سیال خنک کننده صدق می کند.