پرشروسل :(Pressure vessels)

پرشروسل (Pressure Vessel) که با نام‌های دیگری مانند وسل ممبران، هوزینگ ممبران و یا محفظه تحت فشار نیز شناخته شده است؛ پرشروسل یا محفظه تحت فشار، محفظه‌ ای برای قرار دادن ممبران است. محفظه‌ ای است از جنس فایبرگلس یا استیل که توان تحمل فشار بالا را دارد و وظیفه نگهداری و محافظت از ممبران را به عهده دارد. پرشروسل به‌ اندازه ممبران ساخته‌ شده و ساختار آن متناسب با شکل ممبران است. در دو انتهای آن قطعه‌ ای به نام درب وجود دارد که مجراهای ورود و خروج آب به ممبران در آن طراحی گردیده است به‌ طوری‌ که ممبران را به‌ سادگی آببند نموده و سبب ایجاد فشار مثبت در داخل ممبران می‌ گردد.

موارد کاربرد پرشروسل :

  • نانوفیلتراسیون
  • اولترافیلتراسیون
  • صنایع و واحدهای نمک ­‌زدایی
  • سیستم تصفیه آب اسمز معکوس

 برای نگهداری ممبران‌های اسمزمعکوس در یک سیستم تصفیه آب استفاده میگردد. در نگاه اول یک سیستم اسمز معکوس به‌جای ممبران‌های RO، پرشر وسل‌هایی افقی، طویل و معمولا سفید رنگ هستند زیرا ممبران‌ها در داخل هوزینگ قرار گرفته‌اند و تنها پرشروسل‌ها قابل مشاهدعه میباشند. وجود پرشروسل‌ها برای عملکرد درست و بهنیه ممبران‌های اسمز معکوس ضروری است. برندهای مختلفی در دنیا پرشر وسل  باکیفیت تولید می‌کنند که از جمله آن‌ها می‌توان به کدلاین آمریکا (Pentair Codeline )، ویوسایبر چین (Wave Cyber)، آر او پی وی چین (ROPV)، پروتک اسپانیا (Protec)، فونیکس انگلستان (phoenix)، کنپ فرانسه (Knappe)، بل اسپانیا (Bel)، ویندر چین (Winder) و … اسم برد.

تفاوت وسل ها در جنس پوسته، ورودی و خروجی خوراک، محدوده عملکرد فشاری، محدوده عملکرد دمایی، محدوده عملکرد (pH)، و اندازه مختلف پورت های ورودی و خروجی می باشد.

 موارد استفاده :

همانطور که ذکر شد، پرشروسل‌ها در واقع محفظه نگهدارنده ممبران‌های اسمزمعکوس هستند، بنابراین پرشروسل‌ها در تمامی مواردی که از ممبران‌های RO استفاده می‌شود کاربرد دارند. از برخی کاربردهای هوزینگ ممبران‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• تصفیه آب‌های لب شور و آب دریا
• تصفیه آب شهری
• صنایع غذایی و آشامیدنی
• تولید آب فوق خالص
• صنایع دارویی
• نیروگاه‌ها

انواع مختلف پرشروسل‌ها

پرشروسل‌ها بر اساس موارد مختلفی نظیر جنس، فشار کاری، ابعاد و تعداد المان‌ها، نوع اتصال و دمای عملیاتی را می‌توان طبقه بندی کرد. در ادامه توضیحاتی در رابطه با هر کدام ارائه شده است.

جنس  بکار رفته در پرشروسل

جنس پرشروسل‌ها را می‌توان از مواد مختلف مانند FRP(Fiber Reinforced Polymer)، استیل ضدزنگ (Stainless Steel) و PVC(Polyvinyl Chloride) تولید کرد.در حای حاضر در بیشتر سیستم‌های تصفیه آب شور از هوزینگ ممبران‌هایی از جنس فایبرگلس یا FRP استفاده می‌شود زیرا پرشر وسل‌های فایبرگلاس در مقایسه با پرشروسل‌های استیل و PVC در زمینه‌های مختلف مانند ظرفیت تحمل فشار، ابعاد طراحی، جنس مواد و دمای عملیاتی محاسن بیشتری دارند. برای نمونه پرشروسل‌های FRP در برابر تقریبا تمامی حلال‌های شیمیایی مقاوم هستند و طول عمر بالایی دارند بنابراین برای اکثر پروژه‌های تصفیه آب و ساخت دستگاه‌های آب شیرین کن مناسب می‌باشند. همچنین پرشر وسل‌های FRP دارای استحکام بالاتری هستند و در برابر ضربه مقاوم می‌باشند، بنابراین احتمال آسیب دیدگی آن‌ها درهنگام حمل و نقل و نصب بسیار کمتر است.

فشارهای کاری:

همانطور که می‌دانید، سیستم‌های اسمز معکوس برای دستیابی به خروجی موردنظر واحد تصفیه آب نیازمند فشار بالایی می‌باشند. پرشر وسل با توجه به این که محفظه‌ای است که ممبران را نگه می‌دارد، باید توانایی تحمل این فشار بالا را داشته باشد. در سیستم‌های اسمز معکوس هرچه غلظت نمک یا شوری موجود در آب تغذیه بیشتر باشد، برای تصفیه به فشار عملیاتی بیشتری نیاز است.

در جدول زیر محدوده‌های فشار کاری برای جنس‌های مختلف پرشروسل‌ها نمایش داده شده است. مطابق جدول، پرشر وسل‌های FRP در مقایسه با پرشر وسل‌های استیل و PVC توانایی تحمل فشار بیشتری را دارند و این بدین معنا است که این پوسته ممبران‌های FRP را در انواع مختلفی از سیستم‌های تصفیه آب می‌توان به کار برد. لازم به ذکر است که پرشر وسل‌های FRP که در بازه 150 تا 450 psi فعالیت می‌کنند، عمدتا برای تصفیه آب‌های لب شور (Brackish Water) مناسب هستند؛ درحالی که پوسته ممبران‌های FRP با فشار کاری 600 تا 1200 psi برای تصفیه آب‌های دریا (Sea Water) به کار برده می‌شوند.

نوع پرشر وسل پرشر وسل FRP پرشر وسل استیل ضد زنگ پرشر وسل PVC
فشار کاری (psi) 150-1200 کمتر از 600 کمتر از 200

ابعاد  :

همانطور که میدانید، هرچه ابعاد و تعداد ممبران‌های اسمزمعکوس بیشتر شود، میزان آب تصفیه شده و راندمان سیستم تصفیه افزایش می‌یابد. عموما ممبران‌های RO در قطرهای 2.5، 4 و 8 اینچ موجود می‌باشند ولی برخی شرکت‌های تولید کننده ممبران دارای محصولاتی با قطر 16 اینچ نیز می‌باشند که به طبع از وسل‌هایی با قطر 16 اینچ جهت جایگذاری آن‌ها باید استفاده نمود. در جدول زیر ابعاد برای پرشروسل‌ها با جنس‌های مرسوم نمایش داده شده‌ است. همانطور که در جدول مشاهده می‌شود، محفظه ممبران‌های FRP توانایی نگهداری تعداد بیشتری از ممبران‌های اسمز معکوس را دارند؛ بنابراین برای سیستم‌های تصفیه آب بزرگ عمدتا از پرشر وسل‌های FRP استفاده می‌شود.

انواع پرشروسل بر اساس قطر :

  • پرشروسل ۴ اینچ
  • پرشروسل ۸ اینچ

پرشروسل های صنعتی در سایزهای ۴ اینچ و ۸ اینچ می باشند. عموما جهت طراحی و ساخت دستگاه های تصفیه آب صنعتی با ظرفیت پایین تر از ۵۰ متر مکعب در شبانه روز، از پرشروسل ۴ اینچ و برای طراحی دستگاه های تصفیه آب صنعتی با ظرفیت بالاتر از ۵۰ متر مکعب در شبانه روز، از پرشروسل قطر ۸ اینچ استفاده می شود.

انواع پرشروسل بر اساس نوع ورودی :

پرشروسل ها با توجه به محل ورودی آب به دو دسته ساید پورت (Side Port) و اند پورت (End Port) تقسیم می شوند. در پرشروسل ساید پورت محل قرارگیری خروجی آب بر روی بدنه پرشروسل و در پرشروسل اند پورت خروجی آب در ابتدا و انتهای پرشروسل قرار دارد.

دسته بندی پرشروسل ها بر اساس فشار :

عموما پرشروسل ها با توجه به فشار کاری دستگاه تصفیه آب صنعتی به سه دسته زیر تقسیم بندی می شوند:

  1. پرشروسل فشار ۳۰۰psi جهت دستگاه های آب لب شور و آب چاه
  2. پرشروسل فشار ۴۵۰psi و ۶۰۰psi جهت دستگاه های آب تقریبا شور با ۱۰٫۰۰۰ppm tds
  3. پرشروسل فشار ۱۰۰۰psi و ۱۲۰۰psi جهت دستگاه های آب دریا

همچنین طول پرشروسل بر اساس تعداد ممبرانی که در آن جایگذاری می شود به شرح ذیل می باشد:

  1. پرشروسل ۴ اینچ ۱ المان (یک المانه)
  2. پرشروسل ۴ اینچ ۲ المان (دو المانه)
  3. پرشروسل ۸ اینچ ۱ المان (یک المانه)
  4. پرشروسل ۸ اینچ ۲ المان (دو المانه)
  5. پرشروسل ۸ اینچ ۳ المان (سه المانه)
  6. پرشروسل ۸ اینچ ۴ المان (چهار المانه)
  7. پرشروسل ۸ اینچ ۵ المان (پنج المانه)
  8. پرشروسل ۸ اینچ ۶ المان (شش المانه)

لازم به ذکر است تمامی ردیف های فوق در فشار های ۳۰۰psi و ۴۵۰ psi و ۱۰۰۰psi موجود می باشند.

مشخصات پرشروسل های تحت فشار

  • محدوده عملکرد PH 3 الی ۱۰
  • محدوده عملکرد فشار: PSI 1200 – ۳۰۰
  • قابلیت جایگذاری ۱ تا ۶ ممبران در هر پرشروسل
  • دارای ساختار کامپوزیتی و مقاوم در برابر خوردگی
  • پوسته از جنس کامپوزیت اپوکسی تقویت شده با الیاف شیشه (FRP)
  • دارای روکش پلی اورتان جهت ایجاد ظاهری زیبا و مقاوم در برابر آسیب های محیطی
  • دارای سطح داخلی صاف به منظور آببندی بهتر ممبران و سهولت جابه جایی آن در درون پرشروسل
ابعاد ممبرانهای استاندارد تعداد ممبران های قابل جایگذاری در پرشر وسلها
قطر (اینچ) طول (اینچ) پرشر وسل FRP پرشر وسل استیل ضد زنگ پرشر وسل PVC
2.5 14/21/40 1/1/1 1/1/1 1/1/1
4 40 1-6 1-3 1-3
8 40 1-8 1-3

اتصالات  مورد استفاده :

در پرشر وسل‌ها همواره جریان آب تصفیه شده از مرکز خارج می‌شود، اما جریان آب تغذیه و جریان پساب (جریان تغلیظ شده) می‌تواند از جهت‌های مختلف به پرشر وسل وارد و خارج شود. به طور کلی از نظر نوع اتصال 4 مدل پرشروسل وجود دارد که عبارتند از پورت انتهایی یا اند پورت (End Port)، پورت جانبی یا ساید پورت (Side Port)، پورت جانبی دوتایی یا دبل ساید پورت (Double Side Port) و پورت جانبی چهارتایی یا فور ساید پورت (Four Side Port). در مدل اند پورت، اتصال‌های ورودی و خروجی در دو انتهای پرشر وسل قرار دارد؛ درحالی که در مدل‌های ساید پورت، اتصال‌های ورودی و خروجی در قسمت جانبی پرشر وسل است. در تصویر زیر انواع اتصالات نمایش داده شده است.

 دمای کاری در پرشر وسل :

هر سه نوع پرشر وسل‌های FRP، استیل ضد زنگ و PVC می‌توانند در دمای اتاق فعالیت کنند؛ اما در بعضی از مناطق سردسیر تنها هوزینگ ممبران‌های FRP را می‌توان به کار برد زیرا جنس این پرشروسل‌ها به گونه‌ای است که تحت تاثیر دمای پایین قرار نمی‌گیرند. این درحالی است که پوسته ممبران‌های استیل و PVC در درجه حرارت‌های پایین سخت و شکننده می‌شوند و این امر باعث می‌شود که پرشر وسل‌ها آسیب پذیرتر شوند و بر عمر مفید آن‌ها نیز اثر می‌گذارد. در جدول زیر دماهای عملیاتی مناسب انواع پرشر وسل‌ها نمایش داده شده است.

نوع پرشر وسل پرشر وسل FRP پرشر وسل استیل ضد زنگ پرشر وسل PVC
دمای عملیاتی (درجه سانتی گراد) 10- تا 49 0 تا 48 2 تا 43

شرکت آتی سازان آرشام صنعت عرضه کننده انواع پرشر وسل‌هایی از جنس FRP و استیل از برندهای موجود در بازار ایران از قبیل کدلاین (CodeLine)، آر او پی وی (ROPV)، ویو سایبر (Wave Cyber)، وایندر (Winder)، هیدرو پی وی (HydroPV)، آکواوین (Aqua Win)، پایرو (PYRO)، فرست لاین (First Line)، جی ام (JM)، کنیچر (Canature)، نویی (NOYI) و … می‌باشد.

علت و جود پرشروسل (Pressure vessel)درسیستم های تصفیه آب :

پرشروسل دراصل همان پوسته(هوزینگ) ممبران Membrane Housing است،همانطور که میدانید هوزینگ محفظه ای ست که وظیفه نگهداری ازممبرین (membrane) دستگاه تصفیه آب با سیستم ROرا به عهده دارد ، این محفظه تحمل فشاربالایی دارد و جنس آن گاهی فایبرگلاس وگاهی استیل است که این براساس نوع استفاده آن تعیین می­شود.

کاربرد وسیع و مهمی در صنایع نمک زدایی، سیستم اسمز معکوس، نانوفیلتراسیون، و اولترافیلتراسیون می باشد.تفاوت وسل ها در جنس پوسته، ورودی و خروجی خوراک، محدوده عملکرد فشاری، محدوده عملکرد دمایی، محدوده عملکرد(ph) و اندازه مختلف پورت های ورودی و خروجی می باشد.

هوزینگ فیلترها مدت زیادی کار می­کنند فقط در صورت عدم کاربری درست و افزایش کارتوسط پمپ فشار قوی دچار ترک می شوند. برند کدلاین( Codeline ) بهترین برند این محصول است.

پرشروسل براساس آیتم ها و قابلیت های مختلفی تقسیم بندی می­شود که در ادامه پس از توضیح ساختمان پرشروسل به معرفی انواع تقسیم بندی می­پردازیم

بخش های مختلف تشکیل دهنده پرشروسل :

پوسته یا هوزینگ ممبران membrane Housing :محفظه ای برای قرارگیری ممبران در دستگاه های تصفیه آب صنعتی است.

بست ویکتالیک Victaulic Clamp: بست ویکتالیک ساختمان دو قسمتی وشیارداری، داردکه می­ تواند درلوله‌ی شبکه های فشار قوی مورد استفاده قرار بگیرد.

ازاین بست برای اتصال لوله های فولادگالوانیزه ولوله های دیگرمانند: مس، آهن روکش دار واستیل و… به کار می‌رود. به دلیل استحکام بالا، ازحرکت وجابجایی(یا حتی چرخش لوله ها در جای خود) آنها ازخط راستای شبکه لوله کشی جلوگیری می‌کند.

 اورینگ O-ring:یک واشر مکانیکی که به شکل o انگلیسی بوده و از این رو o-ring خوانده می­ شود. اورینگها با روش اکستروژن، قالب گیری تزریقی، قالب گیری فشار یا قالب بندی انتقالی تولید می ­شود.NRو SBR: توانایی کشش زیاد ومقاومت در برابرپارگی بالانیتریل(NBR): مقاومت بالا در برابر سایش و روغن ها وگریس وحرارت بالاHNBR: مقاوم در برابر سایش وفشار بالاوایتون (viton): مقاوم در برابر فشار فیزیکی و حرارت های بالا و مقاوم در برابر اسیدها، بنزین، آب کلردارکالزر(kalzer): مقاوم در برابرواکنش های شیمیایی و موادشیمیایی، اسیدEPDM : توانایی مقاومت دربرابراوزون(o3)،آب و اسیدهای حلال و آب شور(برای سازه های دریایی)سیلیکون: مقاوم دربرابرحرارت وبرق ، مصارف بهداشتی، پزشکی وصنایع غذاییفلوروسیلیکون: مقاوم حرارتی و برودتی به اندازه زیاد ومقاومت دربرابرحل شدن یا سوختن با بنزینACM  و AEM :مقاومت دربرابر حرارت روغن های داغهایپالون وکلروپن : مقاومت دربرابرگازهای مختلف

درب یا کپ پرشروسل Gap: کپ یا گپ یکی از اجزا مهم و کاربردی پرشروسل می­باشد که کارایی آن آب بندی سروته  پرشروسل است.کی از قطعات اصلی پرشروسل تولید طراحان تصفیه می باشد. که جهت آب بندی دو انتهای پرشر وسل استفاده می گردد.کپ دراصل رابط بین آداپتور و لوله کشی ممبران است اما آر آب بندی پرشروسل را نیز انجام می­دهد.کپ(cap) باید دربرابرخوردگی کاتیونی و آنیونی آب مقاوم باشد.پس کیفیت بالا در ساخت این قطعات بسیارمهم است.