1. مقدمه

فیلترهای نایلونی-به خصوصمش نایلونی بافته شدهو صفحه‌های نایلونی تک رشته‌ای-به یکی از با ارزش‌ترین، مقرون به صرفه‌ترین و از نظر فنی قابل اعتمادترین راه‌حل‌های فیلتراسیون در صنعت تصفیه آب تبدیل شده‌اند. استحکام مکانیکی، یکنواختی منافذ کنترل‌شده، شیمی سطح آبدوست، و مقاومت جریان کم به آن‌ها اجازه می‌دهد تا در ده‌ها محیط مهندسی شده آب، از حفاظت پمپ و سیستم‌های خنک‌کننده صنعتی گرفته تا کشاورزی، آبزی پروری، پیش تصفیه آب شیرین‌کن، کنترل رواناب محیطی، و پرداخت آب فرآیند پیشرفته، خدمت کنند.

این مقاله به بررسی فیلترهای نایلونی از یکدیدگاه مهندسیاز جمله نحوه عملکرد آنها تحت بار هیدرولیک، نحوه ادغام آنها در طراحی سیستم، رفتار مقاومت جریان آنها، مطالعات موردی خاص صنعت-، طول عمر مورد انتظار، تجزیه و تحلیل هزینه-فایده، و جداول دقیق برای انتخاب اندازه منافذ، تفسیر فشار-و سازگاری مواد و آب.

در پایان، دقیقاً متوجه خواهید شد که چرا نایلون به طور گسترده برای فیلتر کردن آب استفاده می شود-و چگونه فیلترهای نایلونی را به درستی برای عملکرد-بازدهی{{2} بالا و طولانی{2}}در سیستم های صنعتی مشخص کنید.

2. مهندسی مواد: چرا نایلون در فیلتراسیون آب بسیار خوب عمل می کند

نایلون (پلی آمید) دارای چندین مزیت مهندسی است که آن را برای حذف آلاینده ها از آب ایده آل می کند:

2.1 استحکام سازه تحت فشار

الیاف نایلون پایداری کششی را حتی در موارد زیر حفظ می کنند:

سرعت ورودی بالا

فشار مکش در ورودی های پمپ

جریان ذرات ساینده

تغییرات سریع در جهت جریان

هندسه منافذ مش ثابت می ماند، به این معنی که درجه فیلتراسیون در طول زمان تغییر نمی کند.

2.2 طبیعت آبدوست

نایلون دارای رفتار مرطوب کننده سطح طبیعی است، به این معنی:

آب به طور مساوی از طریق مش پخش می شود

حباب ها سریعتر پاک می شوند

افت فشار کاهش می یابد

فیلتر کردن بلافاصله و بدون قبل از خیس شدن شروع می شود

جایگزین های آبگریز (پلی پروپیلن، PTFE) به عوامل مرطوب کننده نیاز دارند که پیچیدگی سیستم را افزایش می دهد.

2.3 نفوذپذیری بالا

مقاومت جریان در مقایسه با فیلترهای پارچه‌ای، کاغذ چین‌دار یا مش‌های پلی‌اتیلن با چگالی بالا بسیار کمتر است.

2.4 سازگاری گسترده با انواع آب

نایلون پایداری شیمیایی را در موارد زیر حفظ می کند:

آب شیرین

آب های زیرزمینی

آب نسبتاً شور

آب شهری

آب فرآیند صنعتی

2.5 مقاومت در برابر سایش بالا

ماسه{0}}آب مملو، ذرات زنگ زدگی و شن به راحتی به الیاف نایلون آسیب نمی رساند.

3. انواعفیلترهای نایلونیمورد استفاده در سیستم های آب مهندسی شده

صنایع مختلف از ساختارهای فیلتر نایلونی متفاوتی استفاده می کنند.

جدول 1. انواع مهندسی فیلترهای آب نایلونی

4. اصول مهندسی در تصفیه آب نایلون

4.1 مکانیسم های فیلتراسیون در آب

فیلتراسیون سطحی

ذرات بزرگتر از اندازه منافذ روی سطح مش باقی می مانند. ایده آل برای:

آبیاری

آب خنک کننده

آب چاه

فیلتراسیون عمقی

نایلون چند رشته ای رسوب را در بسته های فیبر به دام می اندازد:

گل و لای

مواد آلی

شن ریز

الک کردن (اندازه-عدم حذف)

رایج ترین مکانیسم: عملکرد بسیار قابل پیش بینی

درجه فیلتراسیون سازگار

جذب جذبی

به دلیل وجود گروه های آمید قطبی:

کلوئیدها

قطعات میکروبی

ذرات آلی

این اثر فرآیندهای پرداخت را بهبود می بخشد.

5. کاربردهای صنعتی فیلترهای آب نایلونی

در زیر صنایع اصلی و کاربردهای مهندسی که در آن فیلترهای نایلونی غالب هستند آورده شده است.

5.1 حفاظت از پمپ و سیستم های ورودی آب

صفحات توری نایلونی استاندارد برای موارد زیر هستند:

ورودی پمپ های شناور

پمپ های گمانه

خطوط مکش پمپ گریز از مرکز

چیلرهای HVAC و پمپ های خنک کننده

دلایل مهندسی

نفوذپذیری بالا از کاویتاسیون جلوگیری می کند

الیاف در برابر ذرات ساینده مقاومت می کنند

نرخ گرفتگی پایین

مثال موردی

یک پمپ چاه شهری با استفاده ازمش نایلونی 200 میکرومتریافزایش فواصل خدمات از 3 ماه تا 11 ماه به دلیل کاهش مصرف شن و ماسه.

5.2 سیستم های آب خنک کننده صنعتی

برج های خنک کننده انباشته می شوند:

حشرات

تکه های جلبک

زباله های موجود در هوا

پوسته های زنگ

فیلترهای نایلونی در موارد زیر نصب می شوند:

صافی های حوضه ای

خطوط تغذیه کندانسور

حلقه های گردش خون

مزایای مهندسی

نصب کم هزینه-

جریان بالا پایدار

افت فشار کم

5.3 سیستم های کشاورزی و آبیاری

قطره چکان های آبیاری به راحتی مسدود می شوند. مش نایلون پایداری و تمیز کردن آسان را ارائه می دهد.

استفاده می کند

فیلترهای آبیاری قطره ای

صافی های سیستم محوری

سیستم های کود دهی

چرا نایلون ایده آل است

مقاومت شیمیایی

جذب آوار بالا

ماندگاری طولانی-در زیر آفتاب/گرما

5.4 آبزی پروری و شیلات

مزارع پرورش ماهی نیاز به شفافیت آب ثابت دارند.

کاربردهای فیلتراسیون

غربالگری ورودی

حذف ریزجلبک

حفاظت از پمپ ها و سیستم های گردش

مزایای مهندسی

نایلون از آسیب رساندن به ماهی جلوگیری می کند

بدون شستشوی شیمیایی

آسان برای تمیز کردن روزانه

5.5 آب شستشوی غذا و نوشیدنی

نایلون مطابق با استانداردهای مواد غذایی-:

FDA 21 CFR 177.1500

اتحادیه اروپا 10/2011

مورد استفاده در:

شستشوی سبزیجات

خطوط آبکشی بطری

آب دم کردن و نوشیدنی

5.6 محیط زیست / ساخت و ساز / مدیریت آب طوفان

جوراب های فیلتر نایلونی و موانع مش را حذف کنید:

رسوب

ذرات خاک رس

زباله های آلی

چرا مهندسان نایلون را انتخاب می کنند

بادوام

قابل استفاده مجدد

ظرفیت جریان-بالا

6. اندازه گیری مهندسی و دستورالعمل های انتخاب

6.1 انتخاب اندازه مناسب منافذ

جدول 2. اندازه منافذ توصیه شده برای نوع سیستم آب

6.2 جریان و فشار{1}}مدل‌سازی افت

محاسبه افت فشار:

ΔP = (μ × V × L) / K

کجا:

μ=ویسکوزیته آب

V= سرعت جریان

L=ضخامت فیلتر

K=ضریب نفوذپذیر

نایلون داردK بالا، که منجر بهΔP پایین.

7. استراتژی های تعمیر و نگهداری مهندسی

7.1 شستشوی معکوس

رایج در حلقه های آبیاری یا خنک کننده.

7.2 تمیز کردن اولتراسونیک

ایده آل برای شبکه های چند رشته ای گرفتگی.

7.3 تمیز کردن شیمیایی

فقط شوینده های ملایم
اجتناب کنید:

کلر

اسیدهای قوی

هیپوکلریت

8. حالت های شکست، تشخیص و راه حل ها

جدول 3. تجزیه و تحلیل شکست مهندسی

9. تحلیل مهندسی هزینه-منافع

مزایای نایلون:

کم هزینه

طول عمر طولانی

تمیز کردن ساده

راندمان بالا

در دسترس بودن اندازه منافذ گسترده

نمونه های کاهش هزینه

کاهش تعمیر پمپ

صرفه جویی در انرژی از ΔP پایین تر

تعویض فیلتر کمتر

کاهش زمان توقف فرآیند

10. نتیجه گیری

از کشاورزی گرفته تا سیستم‌های خنک‌کننده صنعتی، از حفاظت از پمپ تا مدیریت رواناب محیطی، فیلترهای نایلونی به یکی از چند منظوره‌ترین و مهندسی{0} کارآمدترین مواد تصفیه در صنعت آب تبدیل شده‌اند. آب دوستی، دوام مکانیکی، منافذ وسیع-در دسترس بودن-و مقرون به صرفه بودن، نایلون را به انتخاب ارجح برای سیستم‌های صنعتی با حجم بالا و کاربردهای فرآیندی{5} تخصصی آب تبدیل کرده است.