نگارش: يوسف سليم پور

چکيده
در چند دهه تکنولوژی سختی گيری و رسوب زدايی الکترونيکی در صنايع مختلف و به خصوص در حرارت و برودت جايگاه مناسبی پيدا کرده است بطوريکه در بسياری از موارد جايگزين روشهای ديگر که عمدتا شيميايی است، شده است.
در صنعت به علت عدم استفاده از مواد شيميايی و يا افزودنی به آب به روش سختی گيری الکترونيکی، فن آوری تصفيه فيزيکی آب نيز گفته می شود. عمده ترين دلايل گسترش اين تکنولوژی عبارتند از: ارائه تئوری های مناسب علمی برای بيان مبانی عملکردی و ارائه محصولات متنوع توسط سازندگان مختلف به بازار جهانی.
اين روش با برخورداری از مزايايی چون حذف آثار نامطلوب سختی و رسوب، جلوگيری از تشکيل رسوب، حذف رسوب های پيشين، افزايش بازدهی مبدلهای حرارتی و نصب و نگهداری آسان، تبديل به يکی از کاربردی ترين راه های مقابله با سختی و رسوب در حرارت و برودت شده است. در اين فن آوری از امواج الکترومغناطيسی جهت حذف آثار مخرب سختی و رسوب استفاده می شود. در اثر اعمال امواج الکترومغناتيسی با پهنای باند و انرژی مناسب می توان شرايطی را ايجاد کرد که فرآيند تشکيل بلورهای رسوب در داخل آب رخ داده و از چسبيدن آنها به ديواره ها جلوگيری شود.
در اين حالت اصطلاحاً در آب پديده دانه برفی رخ داده و هسته های اوليه بلورهای رسوب در آب تشکيل می شود. با گذشت زمان به حجم هسته های اوليه افزوده شده و بلورهای سخت خنثی و معلق در آب که خاصيت چسبندگی خود را از دست داده اند ظاهر می شوند. در کنار فرآيند فوق افزايش مولکولهای آزاد در آب و شکسته شدن پيوند هيدروژنی بين آنها باعث افزايش حلاليت آب شده و خاصيت رسوب زدايی را نيز به فن آوری فوق می افزايد، به نحوی که با گذشت زمان رسوب های پيشين نيز در آب حل شده و تبديل به بلورهای خنثی معلق در آب می شوند.
در اين مقاله کاربرد سختی گيرهای الکترونيکی در حرارت و برودت مورد بررسی و ارزيابی قرار داده شده است.

مقدمه
آب مهمترين سيال در برودت و حرارت است که وظيفه انتقال گرما در مبدلهای حرارتی را به عهده دارد. در برجهای خنک کن، بويلرها و چيلرها از آب به عنوان مايع مبدل استفاده می شود به طوريکه گردش آب موجب تبادل حرارتی می گردد. معمولاً آب استفاده شده در کاربردهای حرارتی و برودتی از نوع آب سخت است، آبهای سخت تشکيل پوسته کربنات کلسيم می دهند که مشکلات متعددی را بوجود می آورد. اين پوسته به شکل رسوب بر روی سطوح داخلی لوله های حامل آب باعث کاهش ظرفيت انتقال جريان حرارت می شود. هنگامی که آب های سخت حرارت داده می شوند تشکيل پوسته خيلی سريعتر انجام می گيردکه مشکلات زيادی را در بويلرها و آبگرمکن ها به وجود می آورند يک پوسته به قطر يک ميليمتر بر روی سطوح گرم کننده يک آب گرم کن بصورت عايق حرارتی عمل کرده و در نتيجه تقريباً 10% افزايش هزينه به وجود خواهد آمد.
معمولاً کاتيونهای کلسيم و منيزيوم در آب عامل رسوب هستند. کاتيون کلسيم صرفنظر از نمک های آن که شامل سولفات کلسيم، کلروکلسيم و ساير نمک های کلسيم می شود سختی کلسيم را تشکيل می دهند. همانطور کاتيون منيزيم باعث سختی منيزيم می گردد و چون عامل اصلی سختی آب ترکيبات معدنی اين دو عنصر است لذا بطور کامل فرض می گردد که سختی کل آب از سبک کردن به کمک آب آهک و خاکستر کربنات سديم و سبک کردن با استفاده از مبادله کننده های يونی به وجود می آيد. روشهای ديگری مانند الکترو دياليز، تقطير، انجماد و اسمز معکوس وجود دارد که به علت پيچيدگی و گران بودن فقط در شرايط خاص بکار برده می شوند. در روشهای معمول از مواد افزودنی شيميايی استفاده می شود که علاوه بر پايين بودن بازدهی مشکلات زيست محيطی نيز ايجاد می گردد. در حال حاضر سختی گيری و رسوب زدايی الکترونيکی به عنوان يک روش غير شيميايی و بدون نياز به مواد شيميايی افزودنی به آب و سازگار با محيط زيست با خواص بسيار مفيد ديگر برای صنايع مختلف همواره به عنوان جايگزين مناسبی برای روشهای پيشين مطرح است.

اصول سختی گيری و رسوب زايی الکترونيکی
در اين تکنولوژی از امواج الکترومغناطيسی به عنوان مانعی جهت جلوگيری از تشکيل رسوب بر ديواره سطوح حامل آبهای سخت استفاده می شود. انتقال امواج الکترومغناطيسی به داخل لوله های حاوی آبهای سخت از يک سيم پيچ که به دور لوله پيچيده می شود، استفاده می گردد.
بنا به قانون آمپر در صورت جريان الکترونيکی از سيم پيچ ميدان مغناطيسی متناسب با آن در سيم پيچ پديدار می گردد. در صورتی که مقدار جريان نسبت به زمان تغيير کند بنا به قانون القای فاراده ميدان الکتريکی متناسب با تغييرات ميدان به دست می آيد، که می توان ميزان ميدان موجود در سيم پيچ و ميدان الکتريکی ناشی از آن را بنا به قانون القا فاراده محاسبه کرد.