در تعریف ساده اواپراتور (Evaporator) بخشی از سیستم گرمایشی است که گرما را جذب کرده و مایع مبرد را به گاز تبدیل می‌کند. اواپراتورهای کاربردهای گسترده‌ای در انواع صنایع داشته و به طور عمده در سیستم‌های تهویه، دستگاه‌های هواساز و… یافت می شوند. در این مقاله از تهویه مطبوع لوگرانو قصد داریم به تعریف اواپراتور و بررسی کاربردهای آن بپردازیم. با ما همراه باشید.
اواپراتور چیست؟
اواپراتور وسیله ای است که برای تبادل حرارتی کاربرد دارد. این دستگاه گرمای محیطی که در آن قرار دارد را جذب کرده و مایع را به بخار تبدیل می کند. به طور کلی گرما از یک ماده گرمتر به ماده سردتر منتقل می‌شود، این بدین معناست که اواپراتور باید دمای کمتری نسبت به محیط اطراف خود داشته باشد.
به عنوان مثال اواپراتورهای موجود در سیستم‌های تهویه و کولرها، تا زمانی که هوایی که در محیط در حال حرکت است به درجه دلخواه نرسد و ثابت نماند، گرمای اتاق را جذب کرده و به مبرد منتقل می‌کند.
ساز و کار اواپراتورها
تبخیر فرآیندی است که به منظور غلیظ کردن یک حلال در محلول استفاده می‌شود و این حلال معمولا آب است. این بدین معناست که حلال بیشتر تبخیر می‌شود تا محلول غلیظ‌تری تولید شود. تبخیر با تقطیر متفاوت است، چرا که تبخیر اجزای محلول را جداسازی نمی‌کند. اساس کار اواپراتورها نیز با تبخیر انجام می‌شود.
یک اواپراتور از قسمت‌های مختلفی مانند:
- مبدل حرارتی،
- شیرها،
- منیفولدها،
- کنترل‌ها،
- پمپ‌ها
- کندانسور
تشکیل شده است. هنگام ساخت یک اواپراتور معمولا مهندس طراح سوالاتی مانند سوالات زیر مطرح می‌کند:
- برای ساخت اواپراتورها از چه موادی باید استفاده کرد؟ هزینه و شرایط محیطی دو عامل تعیین کننده در پاسخ به این سوال هستند.
- آیا باید از کویل فولادی در اواپراتور استفاده شود؟ باید دانست که سیم پیچ‌های فولادی به اندازه نمونه‌های مسی سریع نیستند و برای ایجاد همان ظرفیت باسد از سیم پیچ‌های بزرگتر استفاده کرد.
- تناژ سیستم باید چقدر باشد؟ باید یک کویل مناسب برای اوراپراتور انتخاب شود تا با سایر اجزای آن مطابقت داشته باشد.
کاربرد اواپراتور
از اواپراتورها در صنایع مختلفی استفاده می‌شود که در ادامه به بیان برخی از آنها می‌پردازیم:
- صنایع دارو سازی
- صنایع غذا و نوشیدنی
- صنعت خمیر و کاغذ
- تهیه مواد شیمیایی
- صنعت ساخت پلیمر
- تهیه نمک‌های معدنی
انواع اواپراتور
-
اواپراتور فالینگ فیلم (Falling Film Evaporator)
این نوع اواپراتورها در مبدل حرارتی کاربرد دارند. اواپراتور فالینگ فیلم نوعی اواپراتور است که در آن قطعات به صورت وارونه قرار می گیرند تا مبدل حرارتی در بالای تجهیزات قرار بگیرد. مرکز تغذیه به بالای اواپراتور وارد شده و سپس در لوله ها توزیع می شود. این اواپراتور از یک بدنه عمودی و لوله مبدل حرارتی تشکیل شده است.
حلال در بالای لوله تغذیه شده و سپس به صورت لایه‌ای نازک در به لوله بیرونی جریان می‌یابد. با گرمایش بیشتر، بخار تولید می‌شود و انتقال حرارت را برای انجام فرآیند افزایش می‌دهد. اواپراتور فالینگ فیلم دارای مزایایی مانند هزینه‌های نسبتا پایین، نگهداری کم هزینه، اشغال فضای کم، انتقال حرارت خوب و مطلوب است.
همچنین این نمونه می تواند معایبی نیز داشته باشد. به عنوان مثال: فضای زیادی در بالای آن نیاز است، و به گردش مجدد نیاز دارد. کاربرد عمده اواپراتورهای فالینگ فیلم در کاهش غلظت محصولات لبنی مانند: پنیر، پروتئین شیر، تولید شیر بدون چربی و شیر هیدرولیز شده است.
-
گردش اجباری
اواپراتور گردش اجباری نوعی از اواپراتور است که به اضافه کردن پمپ و کنترل‌های اضافی نیاز دارد. از این اواپراتورها در مواردی مانند کریستالیزاسیون استفاده می‌شود. همچنین برای جداسازی مخلوط‌هایی که توسط تبخیر معمولی امکان پذیر نیست استفاده می‌شود.
در اواپراتورهای معمولی، سرعت جریان مایع معمولا بین ۰.۳ تا ۱ متر بر ثانیه است، اما در این نمونه اواپراتورها سرعت جریان مایع می‌تواند به ۲ تا ۶ متر افزایش بیابد. اواپراتور گردش اجباری شامل یک پمپ گردش است و به همین دلیل هم برای مبدل حرارتی و هم برای جداسازی سریع استفاده می‌شود.
این نمونه شامل یک بدنه عمودی، لوله مبدل حرارتی و یک پمپ گریز از مرکز است.
راندمان انتقال حرارت بالا، کاهش رسوب و گردش مثبت از مزایای اواپراتور گردش اجباری است. این نوع اواپراتور هزینه‌های بالاتری داشته و انجام فرآیند در آن کمی بیشتر است و به انرژی برق بیشتری نیاز دارد. از اواپراتور گردش اجباری معمولا برای تهیه سولفات سدیم، اوره، کلرید سدیم، یولا آمونیوم، کلرید منیزیم و… استفاده می‌شود.
-
LTV
این اواپراتورها از پرکاربردترین نمونه اواپراتورها بوده و اساسا از یک عایق و یک لوله مبدل حرارتی تشکیل شده‌اند که به جداکننده مایع متصل است. اواپراتور LTV عملکردی مشابه اما برعکس اواپراتور فالینگ فیلم دارد.
در این نمونه، حلال در پایین لوله وارد شده و با افزایش بیشتر گرما، بخارهای تولید شده مایع را به سمت بالا هدایت می‌کند و فرآیند تکمیل می‌شود. این نمونه از اواپراتورها فضای کمی اشغال می‌کنند و راندمان انتقال حرارت بالایی داشته و توانایی مدیریت مایعات آلوده را دارد، همچنین به فضایی بالایی و فشار بیشتری نیاز دارند. از اواپراتور LTV در صنعت کاغذ سازی و… استفاده می‌شود.
با مقالات جامع و معتبر تهویه مطبوع لوگرانو همراه باشید:
-
اواپراتور صفحه‌ای
این نمونه نوعی اواپراتور است که در آن نوار نازکی از مایع عبور داده شده و بین صفحات برای انجام فرآیند تبخیر، جریان می یابد. اواپراتورهای صفحه‌ای از یک مبدل حرارتی صفحه‌ای و یک قاب تشکیل شده‌اند و به طور عمده در صنایع غذایی و نوشیدنی استفاده می‌شوند. این اواپراتورها به خوبی با مواد سازگار هستند و فضای کمی اشغال می‌کنند.
همچنین به راحتی تعمیر و تمیز می‌شوند و از معایب آنها می‌توان به وجود واشرهای بزرگ اشاره کرد. در صورت عدم انتخاب صحیح واشر در اواپراتورهای صفحه ای، ممکن است نشتی رخ دهد. از این اواپراتورها برای حذف مونومرها، تهیه آبمیوه، شربت و قهوه استفاده می‌شود.
-
MVR
این نوع اواپراتور که با نام اواپراتور سیستم فشرده سازی مجدد بخار مکانیکی نیز شناخته می‌شود، با فشرده سازی بخار آب باعث افزایش فشار و دما و ایجاد اختلاف دما بین بخار و سیال شده و با انتقال حرارت بیشتر منجر به تبادل حرارت می‌شود. این فرآیند برای استفاده کارآمد و بازیابی انرژی کاربرد دارد و از آن در صنعت خمیرسازی، صنایع شیمیایی و… استفاده می‌شود.
بدون دیدگاه