اندیس لانژلیه چیست؟ راهنمای کامل برای پیش بینی رسوب و خوردگی آب

مقدمه:

در صنایع مختلف از نیروگاه ها و پالایشگاه ها تا کارخانه های تولیدی و سیستم های گرمایشی و سرمایشی کیفیت آب نقشی حیاتی در عملکرد بهینهٔ تجهیزات دارد. آبی که به ظاهر تمیز به نظر می رسد، ممکن است در طول زمان باعث تشکیل رسوب یا خوردگی فلزات شود. این دو پدیده نه تنها عمر تجهیزات را کاهش می دهند، بلکه هزینه های نگهداری و تعمیرات را به طور چشمگیری افزایش می دهند.

اما چگونه بفهمیم آب ما تمایل به رسوب گذاری دارد یا خوردگی؟ آیا راهی برای پیش بینی این رفتار وجود دارد؟ 

بله! با استفاده از اندیس های پایداری آب مانند اندیس لانژلیه (LSI)، اندیس ریزنار و اندیس پوکوریوس می توان به راحتی وضعیت آب را ارزیابی کرد.

در این مقاله، به صورت ساده و کاربردی، با این اندیس ها آشنا می شوید، نحوهٔ محاسبه و کاربرد هر یک را بررسی می کنیم و در نهایت، راهکارهایی برای مدیریت هوشمند آب در سیستم های صنعتی ارائه می دهیم.

چرا تمایل آب به رسوب یا خوردگی مهم است؟

سیستم هایی مانند بویلرها، چیلرها، مبدل های حرارتی، کولینگ تاورها وآب شیرین کن های حرارتی همگی از گردش آب برای انتقال حرارت یا تولید بخار استفاده می کنند. در این فرآیند، اگر آب دارای مواد معدنی محلول (مانند کربنات کلسیم یا سولفات منیزیم) باشد، با افزایش دما یا تغییر pH ، این مواد ممکن است به صورت جامد رسوب کنند.

از سوی دیگر، آب های اسیدی یا با قلیاییت پایین می توانند فلزات را حل کرده و باعث خوردگی لوله ها و تجهیزات شوند.

نتیجهٔ هر دو حالت یکی است: 

• کاهش بازده حرارتی 
• افزایش مصرف انرژی 
• گرفتگی لوله ها 
• خرابی های گران قیمت 
• توقف خط تولید

بنابراین، پیش بینی رفتار آب قبل از ورود به سیستم، یکی از مهم ترین اقدامات پیشگیرانه در مدیریت آب صنعتی است.

رسوبات روی لوله های آب شیرین کن حرارتی در صنایع

اندیس لانژلیه (LSI): اولین قدم در ارزیابی پایداری آب

اندیس لانژلیه چیست؟

اندیس لانژلیه (Langelier Saturation Index یا LSI) یک شاخص عددی است که نشان می دهد آب در شرایط فعلی تمایل به حل کردن یا تشکیل رسوب کربنات کلسیم (₃CaCO) دارد.

این اندیس بر اساس مقایسهٔ pH واقعی آب با pH اشباع (pHs) محاسبه می شود:

LSI = pH (real) - pHs

• اگر LSI = 0 : آب در تعادل است و تمایلی به رسوب یا خوردگی ندارد. 
• اگر LSI > 0 : آب رسوب گذار است (کربنات کلسیم تمایل به رسوب دارد). 
• اگر LSI < 0 : آب خورنده است (کربنات کلسیم موجود در سطح تجهیزات حل می شود).

پارامترهای مؤثر در محاسبهٔ LSI

برای محاسبهٔ pH اشباع (pHs)، پارامترهای زیر ضروری هستند:

• دمای آب (C°)   
• pH واقعی 
• قلیاییت (Alkalinity) به صورت ₃mg/L CaCO
• غلظت کلسیم (Ca²⁺) به صورت ₃mg/L CaCO
• TDS (مواد جامد محلول کل)

این محاسبات معمولاً با نرم افزارهای تخصصی یا جداول استاندارد انجام می شوند.

✅ کاربرد اندیس لانژلیه

LSI بیشتر در سیستم های با جریان آرام (مثل استخرها، سیستم های گرمایش مرکزی یا برخی بویلرها) کاربرد دارد. در این سیستم ها، زمان کافی برای تشکیل یا حل شدن رسوب وجود دارد.

اما در سیستم های با جریان سریع، LSI همیشه پاسخ دقیقی نمی دهد — و همین جا است که اندیس ریزنار وارد می شود.

اندیس ریزنار (Ryznar Stability Index): نسخهٔ بهبودیافتهٔ LSI

چرا اندیس ریزنار ایجاد شد؟

در دههٔ 1940، محققی به نام ریزنار متوجه شد که در برخی سیستم های صنعتی با جریان سریع، آبی که طبق LSI خنثی بود، باز هم باعث خوردگی می شد. دلیل آن، اثر جریان آب بر فرآیند تشکیل لایهٔ محافظ کربنات کلسیم بود.

فرمول اندیس ریزنار:

RSI = 2×pHs – pH(real)

• اگر RSI ≈ 6 : آب در تعادل است. 
• اگر RSI > 6 : آب خورنده است. 
• اگر RSI < 6 : آب رسوب گذار است.

✅ مزایای اندیس ریزنار

• دقیق تر در سیستم های با سرعت جریان بالاتر از 0.6 متر بر ثانیه (معادل 2 فوت بر ثانیه).
• بر اساس داده های تجربی از سیستم های واقعی.
• بهترین شاخص برای سیستم های خنک کننده با گردش آب.

اندیس پوکوریوس (Puckorius Scaling Index): راه حلی برای آب های قلیایی

مشکل آب های با pH بالا

در بسیاری از سیستم های صنعتی — به ویژه آن هایی که از ضد رسوب های قلیایی یا تیمارهای بدون اسید استفاده می کنند — pH آب به راحتی از 8.5 فراتر می رود. در این شرایط، قلیاییت واقعی آب با pH هم خوانی ندارد، چون سیستم بافری شده است.

در چنین مواردی، LSI و RSI ممکن است نتایج گمراه کننده ای ارائه دهند.

✅ راه حل: اندیس پوکوریوس

این اندیس توسط پوکوریوس در دههٔ 1980 معرفی شد و برای آب های با pH > 8 طراحی شده است.

فرمول آن به صورت زیر است:

PSI = 2×pHs – pHeq

که در آنpHeqیکpHمعادل است که بر اساس قلیاییت واقعی محاسبه می شود (نه pH اندازه گیری شده).

• اگر PSI > 6 : آب خورنده است. 
• اگرPSI < 6 : آب رسوب گذار است.

✅ مزایای استفاده از PSI

• کاهش مصرف اسید در سیستم های تصفیه 
• افزایش سیکل تغلیظ (Concentration Cycle) 
• صرفه جویی در آب جبرانی (Make-up Water) 
• محافظت بهتر از لوله ها در سیستم های خنک کننده

✅ جمع بندی: کدام اندیس را استفاده کنیم؟

انتخاب اندیس مناسب به نوع سیستم و شرایط آب بستگی دارد:

در عمل، ترکیبی از این اندیس ها به همراه آزمایش های آب منظم، بهترین راهکار برای مدیریت هوشمند آب است.

چگونه این اندیس ها را در عمل پیاده کنیم؟

1. نمونه برداری منظم از آب :حداقل ماهی یک بار از ورودی، خروجی و چرخهٔ بازگشت آب نمونه برداری کنید. 

2.آزمایش پارامترهای کلیدی : pH ، قلیاییت، سختی کلسیم، TDS ، دما. 

3.محاسبهٔ اندیس ها : با نرم افزارهای تخصصی یا خدمات آزمایشگاهی. 

4.تصمیم گیری بر اساس نتایج : 

• اگر آب رسوب گذار است ← استفاده از ضد رسوب های شیمیایی 
• اگر آب خورنده است ← تنظیم pH یا استفاده از ضد خوردگی ها 

5.نظارت مداوم : حتی پس از اعمال تیمار، آزمایش ها را ادامه دهید.

❓❓❓ سوالات رایج کاربران ❓❓❓

❓ آیا می توان فقط با pH وضعیت آب را تشخیص داد؟ 

خیر. pH تنها یکی از پارامترهاست. بدون در نظر گرفتن قلیاییت، سختی و دما، نمی توان رفتار آب را پیش بینی کرد.

❓ تفاوت LSI و RSI چیست؟ 

LSI بر اساس تعادل ترمودینامیکی است، در حالی که RSI بر اساس داده های عملیاتی و جریان آب طراحی شده است.

❓ آیا می توان از این اندیس ها برای آب آشامیدنی استفاده کرد؟ 

بله، اما با احتیاط. در آب آشامیدنی، LSI بیشتر برای جلوگیری از خوردگی لوله های سربی یا مسی استفاده می شود.

✅ نتیجه گیری: پیشگیری بهتر از درمان است

درک تمایل آب به رسوب یا خوردگی تنها با چند آزمایش ساده و محاسبهٔ اندیس های پایداری ممکن است. این کار نه تنها از خرابی های گران قیمت جلوگیری می کند، بلکه بازده انرژی، عمر تجهیزات و هزینه های عملیاتی را بهینه می سازد.

اگر در صنعت فعالیت دارید و از سیستم هایی با گردش آب استفاده می کنید، بررسی منظم اندیس لانژلیه، ریزنار و پوکوریوس باید بخشی از برنامهٔ نگهداری شما باشد.

⭐⭐⭐ اقدام کنید قبل از اینکه رسوب یا خوردگی تصمیم گیرنده شود! ⭐⭐⭐

در صورت نیاز به تحلیل دقیق نمونه های آب، مشاورهٔ تخصصی یا طراحی برنامهٔ شستشوی شیمیایی برای تجهیزات صنعتی، می توانید از خدمات آزمایشگاه های مجهز و متخصصان حوزهٔ آب صنعتی استفاده کنید که با دقت بالا، نوع و میزان مواد شیمیایی مورد نیاز را بر اساس شرایط واقعی سیستم شما تعیین می کنند.

☎️ تماس و مشاوره رایگان با متخصصان آبریزان ☎️