فرایندهای فناوری تبادل گرما به طور گسترده در صنایع مختلف برای ایجاد شرایط لازم برای پردازش یا تغییر وضعیت دمایی تجهیزات و همچنین بلانک های تولید استفاده می شود. در شرکت هایی که وظایف تغییر ویژگی های رسانه مایع تعیین شده است، گرما می تواند به عنوان وسیله ای برای حفظ جوش استفاده شود. از نظر فنی، مشکلات مشابه با کمک اواپراتورهای ارائه شده با مجموعه ای از اجزای عملکردی ویژه برای سازماندهی فرآیند تبادل گرما حل می شود.
فرایند تبخیر چیست؟
در بخش صنعت، تبخیر به عنوان روشی برای تغلیظ محلول های مایع در نظر گرفته می شود که بر اساس مواد کم فرار یا غیرفرار حل شده در مخلوط های فعال فرار است. این فرآیند در نتیجه انجام می شودتبخیر حلال در هنگام جوشیدن این روش اغلب در معرض مواد قلیایی، نمک ها و همچنین مایعات با جوش بالا قرار می گیرد. اما در هر مورد، وظیفه اصلی فرآیند به دست آوردن یک حلال خالص یا مواد منفرد در غلظت بالایی است. اگر ما در مورد خالص سازی هدفمند یک جزء خاص از محلول صحبت می کنیم، می توان فرآیند تبخیر را با یک عملیات کریستالیزاسیون تکمیل کرد، که در آن تشکیل ماده هدف به شکل جامد امکان پذیر است.
از نقطه نظر فن آوری، تبخیر ترکیبی از تعدادی عملیات تبادل حرارت است. پیچیدگی سازمان فنی این فرآیند، استفاده از تجهیزات ویژه را ایجاب می کند. در این ظرفیت از یک اواپراتور خلاء با طراحی بهینه استفاده می شود که برای انجام فرآیندهای اصلی تبخیر و همچنین عملیات کمکی طراحی شده است. مهم است که به خاطر داشته باشید که تبخیر شامل استفاده از رسانه های تهاجمی - مایعات داغ، گازها، بخار آب و غیره است. به این موارد، پس زمینه نامطلوب از مواد فعال شیمیایی هدف اضافه شده است. اینها و سایر عوامل تأثیر منفی فن آوری مستلزم استفاده از مواد ویژه برای مونتاژ اواپراتورها هستند که خواص حفاظتی سازه ها را افزایش می دهد.
دستگاه اصلی اواپراتور
اکثر اواپراتورهای صنعتی مدرن از یک سیستم چند جزئی مبتنی بر مبدل حرارتی با کندانسور و محفظه تبخیر استفاده می کنند. برای بهینه سازی فرآیند و غلظت کارآمدتر محلول ها، وجودجداکننده واحدی است که به ترتیب جداگانه از طریق مجرای گاز متصل می شود و حذف بخار ثانویه را سازماندهی می کند. جداکننده های خارجی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند که تحت شرایط نیروی گریز از مرکز عمل می کنند. اواپراتور خلاء اساساً متفاوت است؟ ایجاد خلاء به شما امکان می دهد تا به اثر تبخیر نرم برسید. این دو نکته مثبت را فراهم می کند - تسریع فرآیند تبخیر (محلول سرویس شده زمان کمتری را در محفظه می گذراند) و افزایش کیفیت ماده غلیظ. محصولات خروجی را می توان در سایر عملیات فناوری در همان شرکت پردازش هدف استفاده کرد. برای انجام این کار، آنها اتصال ماژول های فردی را با جریان های خروجی سازماندهی می کنند، که به لطف آن نه تنها حذف مخلوط های گاز اضافی انجام می شود، بلکه تنظیم جریان با پارامترهای تحویل لازم از نظر نیروی فشار و حرکت تضمین می شود. سرعت. علاوه بر این، بسیاری از اواپراتورها را می‌توان به‌صورت اختیاری با واحدهای پیش تصفیه یا رقیق‌سازی زباله جفت کرد تا نیازهای فرآیندهایی را برآورده کنند که در آنها می‌توان از همان گاز دوباره استفاده کرد.
دستگاه با گردش اجباری
طراحی بر اساس مبدل حرارتی پوسته و لوله عمودی یا افقی با محفظه گرمایش و جداکننده متحدالمرکز است. فرآیند کار توسط یک ایستگاه پمپ گردش خون و یک ظرف فلاش پشتیبانی می شود. معمولاً فرآیند حرکت اجباری مخلوط های کاری در اواپراتورهای دو پوسته باطرح گردش جریان مخالف به عنوان بخشی از چنین دستگاه هایی، دستگاهی برای تقطیر و تصفیه بخار از ترکیبات آلی و نمکی نیز وجود دارد. میانگین ظرفیت اواپراتور با گردش اجباری حدود 9000 کیلوگرم در ساعت است و نسبت غلظت آن به 65٪ می رسد.
در حین کار چنین واحدی، مایع در امتداد خطوط محفظه گرمایش به دلیل نیرویی که پمپ ایجاد می کند، گردش می کند. در محفظه، دمای مایع به نقطه جوش رسیده و پس از آن فشار در بلوک جداکننده به شدت کاهش می یابد. از این لحظه، فرآیند تبخیر فعال بخشی از مایع آغاز می شود. مزایای استفاده از این نوع واحد چیست؟ این موثرترین راه حل در هنگام کار با مخلوط های آلوده چسبناک و مشکل ساز است. به عنوان مثال، برای تبخیر محلول‌های نمکی، این گزینه مناسب‌تر از تبخیرکننده‌های تک‌اثر است که می‌توانند سرعت گردش خون بالاتری را نشان دهند، اما قدرت آنها برای ارائه حتی یک سطح متوسط از بهره‌وری کافی نخواهد بود. به هر حال، اواپراتورهای مدرن با گردش اجباری، عملیات جوش و تبخیر را نه بر روی دیوارهای گرمایش در محفظه اصلی، بلکه در جداکننده انجام می دهند، بنابراین آلودگی واحد اصلی کار به حداقل می رسد.
اواپراتورها با مبدل حرارتی صفحه ای
ویژگی طراحی چنین تاسیساتی وجود صفحات ویژه است که به دلیل آن محیط کار از طریق محفظه گرمایش در امتداد کانال های متناوب هدایت می شود. برای آب بندی صفحات، از واشرهای مخصوص استفاده می شود - آنها نیز هستندعملکرد عایق حرارتی را انجام دهید که باعث افزایش راندمان انتقال حرارت می شود.
به عنوان یک قاعده، اینها اواپراتورهای چند جلوه ای با ظرفیت حدود 15 تن در ساعت هستند. جریان گرمایش آب و محصول مورد نظر در مجرای خود در جریان متضاد حرکت می کنند و بخشی از انرژی را تولید می کنند. نیروی حرکت رسانه توسط همان پمپ گردشی تولید می شود، با این حال، طراحی صفحات برای حمایت از اثر تلاطم در مدار طراحی شده است که پتانسیل توان مورد نیاز برای پشتیبانی از انتقال محصول و خنک کننده را کاهش می دهد. در نتیجه تبادل گرمای فعال، محیط کار به جوش می آید و پس از آن بخار تشکیل می شود. محصولات مایع باقیمانده در بلوک جداکننده به دلیل نیروی گریز از مرکز قطع می شوند.
این یکی از معدود مواردی است که از یک اواپراتور جهانی از نظر توانایی کار با رسانه های تکنولوژیکی مختلف صحبت می شود. به طور خاص، اصل کار یک کارخانه اواپراتور با مبدل حرارتی صفحه ای اجازه استفاده از بخار-گاز و رسانه های آبی را می دهد. در عین حال، کیفیت غلظت بالا تضمین می شود، زیرا تبخیر به طور مساوی در حالت ملایم در یک پاس انجام می شود. طراحی خود حداکثر در اندازه بهینه شده است که نصب و اقدامات فنی را تسهیل می کند. بنابراین ارتفاع فضای نصب با کلیه ارتباطات و لوله کشی برای چنین دستگاهی 3-4 متر است.
اواپراتورهای گردش طبیعی سه جلوه
از نظر ساختاری، چنین دستگاه هایی با وجود کوتاه متمایز می شوندمبدل حرارتی به صورت عمودی و محل بالای جداکننده. سیال کار از پایین تامین می شود و پس از آن از طریق لوله های گرمایش از طریق محفظه بالا می رود. اصل فیلم صعودی یا بالابر گازی اجرا می شود. اگر در میادین نفت و گاز، گاز همراه محصول را حمل می کند، در مورد اواپراتور سه مخزن، بخارهای داغ مایع را در امتداد مدارهای پوسته و لوله بلند می کنند. کل فرآیند در پس زمینه جوش صورت می گیرد. مایع جدا شده از بخار از طریق لوله برگشت به مبدل حرارتی انجام می شود و پس از آن دوباره برای جلسه جداسازی بعدی به جداکننده ارسال می شود. این فرآیند چندین بار تکرار می شود تا به سطح غلظت مورد نظر برسد.
نرخ تبخیر در این مورد با اختلاف دما در محفظه گرمایش و واحد جوش تعیین می شود. هر دو نشانگر را می توان با کنترل خودکار تنظیم کرد. گردش طبیعی در اواپراتور خلاء ظرفیت ویژه بالایی را با راه اندازی سریع فراهم می کند. اما نباید به نگهداری محلول های حاوی ترکیبات پیچیده یا ناپایدار حرارتی اعتماد کرد. این یک تجهیزات بسیار تخصصی است که محاسبات آن برای صنایع شیمیایی و غذایی است که در آن لازم است عملیات جداسازی نقطه ای با بار ظرفیت کم انجام شود. به عنوان مثال، اواپراتورهای گلیسیرین سرعت پردازش 3600 کیلوگرم در ساعت را ارائه می دهند.
چگونگی کار کندانسور فشارسنج
تنوعمبدل های حرارتی اختلاط، که جداسازی سطحی محیط کار را در فرآیند سرریز انجام نمی دهند، اما اجازه اختلاط آنها را می دهند. به عبارت دیگر، در لحظه گرم شدن، محلول غلیظ مشروط می تواند با محیط داغ فرآیند که توسط بخار یا آب نمایش داده می شود، تماس پیدا کند. کندانسور بارومتری خود بخشی از یک کارخانه تبخیرکننده پیچیده است که فرآیندهای مخلوط کردن آب خنک کننده و بخار ثانویه را انجام می دهد. از آنجایی که حجم میعانات تازه تشکیل شده کمتر از حجم بخار است، خلاء طبیعی رخ می دهد. برای حفظ آن، لازم است هوای اتمسفر را از کندانسور که همراه با جریان مایع خنک کننده به آنجا فرستاده می شود، خارج کنید. در برخی از طرح ها، هوا نیز می تواند از طریق نقص در محفظه خازن وارد شود. خروجی مخلوط های مخلوط از کندانسور از طریق یک لوله فشارسنجی انجام می شود. از قبل در مایع غوطه ور شده و یک آب بندی هیدرولیکی ایجاد می کند که از عبور هوا به داخل کندانسور جلوگیری می کند.
اصل عملکرد دستگاه خازنی
نوع ویژه ای از تجهیزات برای فرآیندهای تبخیر تکنولوژیکی. تفاوت اصلی بین واحدهای خازنی از نظر اصل عملکرد، پشتیبانی از حالت گردش آزاد است که به دلیل پیکربندی داخلی محل مدارها در سیستم تبادل حرارتی حاصل می شود. زیرساخت شبکه تبادل حرارتی توسط دسته های لوله، کویل ها و سایر عناصر تشکیل شده است که شرایط را برای چند مرحله و از بسیاری جهات ایجاد می کند.فرآیند دشوار انتقال انرژی حرارتی به هر حال، اواپراتورهای خازنی عملاً در کار با محلول های چسبناک، حساس به حرارت و تبلور دقیقاً به دلیل گردش آزاد و آهسته جریان استفاده نمی شوند. علاوه بر این، ضرایب انتقال حرارت در این سیستم کوچک است که بر عملکرد تبخیر کلی تأثیر منفی می گذارد. دستگاه های خازنی چگونه خود را توجیه می کنند؟ آنها با موفقیت در صنایع با تناژ کوچک استفاده می شوند، جایی که ضریب انتقال حرارت با حجم خروجی چندان قابل توجه نیست. چیدمان داخلی اواپراتورهای خازنی، با تمام کاستی هایش، فرصت های زیادی را برای سازماندهی گردش هدایت شده باز می کند، که در شرکت هایی با تحرک ساختاری پایین هنگام اتصال کانال های ارتباطی بسیار مهم است.
محاسبه اواپراتور
در طراحی اواپراتور یکپارچه، محاسبات جداگانه برای هر جزء انجام می شود، زیرا ویژگی های فرآیند تولید می تواند در هر مرحله تغییر کند. به عنوان یک قاعده، موارد زیر به عنوان داده های اولیه استفاده می شود:
- فشار بخار تقریبی؛
- گرمای تمرکز؛
- خواص راه حل اولیه؛
- سطح از دست دادن گرما؛
- ضریب انتقال حرارت؛
- پارامترهای طراحی که از قبل تنظیم شده اند و قابل تغییر نیستند.
برای کارخانه های اواپراتور سه اثره، محاسبه با داده های اولیه فوق الذکر را می توان با استفاده از چندین پارامتر به طور همزمان انجام داد، از جمله قدرت پمپ گردش خون، حجم محفظه گرمایش،حداکثر مقدار مایع سرویس شده و غیره. مهمترین وظایف طراحی شامل محاسبه طراحی همان کندانسور فشارسنج، جداکننده و تعیین مشخصات عناصر لوله کشی می باشد. به طور خاص، شدت تبخیر در سیستم هایی با تبخیر مداوم به قطر نازل ها و طول لوله های انتقال بستگی دارد.
شرایط گردش کار
شاخص‌های محاسبه‌شده برای سازماندهی فرآیند تبخیر ممکن است در صورت برآورده نشدن الزامات محیط خارجی، اثر مورد انتظار را نداشته باشند. خیلی به شرایط داخل اتاقی که از تجهیزات استفاده می شود بستگی دارد. با توجه به الزامات، اواپراتورهای یکبار مصرف فقط در اتاق هایی با مساحت حداقل 4.5 متر2 و ارتفاع 3.2 متر مانند دودکش قابل استفاده هستند. ارائه یک کاپوت قابل تنظیم با دریچه و تنظیم رانش اضافی نخواهد بود.
سیستم تهویه طبق قوانین خاصی طراحی شده است. باید شامل کانال های ورودی و سیستم های اگزوز با اتصال مستقیم به مناطقی باشد که فرآیند تبخیر مستقیماً در آن انجام می شود. بدیهی است که یک سیستم تهویه پیچیده که در حالت عادی در دو جهت کار می کند، نیاز به پشتیبانی جدی نیرو دارد. اما در عین حال، صدای منتشر شده از کانال ها و تجهیزات عملیاتی نباید از 75 دسی بل تجاوز کند. و این ناگفته نماند رعایت الزامات آتش وایمنی الکتریکی اگر اواپراتور به طور منظم با مخلوط گاز کار می کند، باید یک سیستم گاز زدایی هوا سازماندهی شود. این می‌تواند بخشی از یک مجموعه واحد از ارتباطات تبادل حرارتی باشد که در برخی جنبه‌های عملیاتی اجازه می‌دهد تا عملکردهای هر دو سیستم را تکمیل کند.
نتیجه گیری
عملیات تبخیر و تغلیظ مدت‌هاست که در صنایع هم به‌عنوان فرآیندهای فناوری اصلی و هم به‌عنوان ثانویه استفاده می‌شود. در بیشتر موارد، مواد برای مراحل بعدی ساخت محصولات یا تهیه وسایل فنی به این شکل تهیه می شود. اواپراتورها و تاسیسات خلاء را می توان در زمره پربازده ترین ابزارها برای حل این گونه مشکلات قرار داد. شاخص های عملکرد بالا با وجود عملکرد یک اواپراتور گردشی که از یک منبع برق خارجی در قالب یک ایستگاه پمپاژ کار می کند توضیح داده می شود. ترکیبات مختلفی از تعامل گروه گردش با محفظه گرمایش و جداکننده وجود دارد، اما در اصل، سیستم های چند جزئی از این نوع بالاترین عملکرد عملیات تکنولوژیکی را هم از نظر کیفیت غلظت محصول و هم از نظر پویایی محصول ارائه می دهند. فرآیند تبخیر.
