فرمت فایل: ورد –Word و قابل ویرایش

تعداد صفحات: 26

خواص ويژه ي مايع

مشكل اساسي تبخير، كاملا به وسيله خاصيت مايعي كه بايد غليظ شود، تحت تأثير قرار مي گيرد. تغييرات وسيعي در خواص مايع وجود دارد (كه تشخيص و تجربه را در طراحي و عملياتي كردن تبخيركننده ها طلب مي كند) كه اين عمليات را از انتقال حرارت ساده به يك هنر مجزا مبدل مي كند. بعضي از مهمترين خواص مايع در حال تبخير به شرح زير است:

1- غلظت: مايع رقيق ورودي به تبخيركننده، ممكن است به اندازه كافي رقيق باشد، اما هم چنان كه غلظت افزايش مي يابد، محلول بيشتر و بيشتر حالت خاص به خود مي گيرد. چگالي و لزجي با حجم مواد جامد افزايش مي يابد تا اين كه محلول اشباع شود يا اين كه به خاطر خود مايع، انتقال حرارتي صورت نگيرد. با جوش دادن بيشتر مايع اشباع شده، كريستال تشكيل مي شود كه باعث انسداد لوله ها مي شود.

2-كف كردن: بعضي مواد مخصوصا مواد آلي، در مدت تبخير، كف تشكيل مي دهند. كف پايدار، با بخار آب خروجي بيرون مي رود و باعث كاهش بخار خروجي مي شود. در بسياري از حالت كل مايع، ممكن است در جوش زياد به همراه بخار آب خارج شود.

3- حساسيت دما: بعضي از مواد شيميايي ظريف، محصولات دارويي و غذاها، در حين حرارت ديدن متوسط در زمان نسبتا كوتاه، صدمه مي بينند. در تغليظ چنين موادي، تكنيك هاي ويژه اي هم براي كاهش دماي مايع و هم براي مدت حرارت دادن، لازم است.

4- جرم: بعضي محلول ها روي سطح حرارتي، جرم تشكيل مي دهند كه باعث كاهش شديد ضريب انتقال حرارت مي شود. در چنين حالتي بايد تبخير كننده را از كار انداخت و جرم ها را از بين برد.

5- مواد ساختماني تبخيركننده: معمولا از بعضي انواع فولاد ساخته مي شوند، اما بعضي از محلول ها، فلزات آهني را مورد حمله قرار مي دهند يا آنها را آلوده مي كنند. بعضي مواد گران قيمت ممكن است در ساختمان تبخير كننده براي جلوگيري از خوردگي به كار رود كه بايد نرخ انتقال حرارت بالايي داشته باشند تا گراني را توجيه كند. بعضي خواص مايع هم بايد توسط طراح درنظر گرفته شود، مثل: حرارت ويژه، حرارت غلظت، نقطه انجماد، سمي بودن، خطرات انفجار، راديو اكتيويته و عمليات استريل.

• عمليات يك مرحله اي و چند مرحله اي

بيشتر تبخيركننده ها به وسيله بخار چگال شونده برروي لوله هاي فلزي، حرارت داده مي شوند. تقريبا هميشه موادي كه تبخير مي شوند، درون لوله ها جريان دارند. معمولا بخار، در فشار پايين يعني زير atm 3مي باشد. مايع جوشنده نيز در خلأيي زير خلأ متوسط، تا حدود Kpa 5مي باشد. كاهش دماي جوش مايع، اختلاف دما بين بخار و مايع جوشنده را افزايش مي دهد كه موجب افزايش نرخ انتقال حرارت در تبخير كننده مي شود. در تبخير كننده هاي يك مرحله اي، بخار به صورت غير مؤثر استفاده مي شود (كارايي پايين). در تبخير كننده يك مرحله اي براي تبخير يك پوند آب حدود يك تا يك و سه دهم پوند ( lb1.3 - 1) بخار مصرف مي شود.در تبخير كننده دو مرحله اي، بخار آب توليد شده با بخار ورودي به سيستم، تركيب مي شود و در مرحله دوم مورد استفاده قرار مي گيرد. در اين مرحله بخار آب توليد شده به وسيله واحد جرم بخار ورودي به سيستم تقريبا دوبرابر است. به طوركلي، روش عمومي افزايش تبخير در واحد جرم بخار ورودي به سيستم، با استفاده از سري هاي تبخيركننده ها، بين منبع بخار و چگالنده، تبخير چند مرحله اي ناميده مي شود.

• انواع تبخيركننده ها

1-تبخيركننده هاي عمودي با لوله دراز

• جريان صعودي:Climbing film))

• جريان نزولي:(Falling film)

• چرخش وادار شده:(Forced circulation)

2-تبخيركننده هاي مغشوش(Agitated-film)

• تبخيركننده هاي يك بار گذر و تبخيركننده هاي چرخشي

در تبخيركننده هاي يك بار گذر، مايع تغذيه فقط يك بار از ميان لوله ها عبور مي كند، بخارهايش را آزاد مي كند و به صورت مايع غليظ از واحد بيرون مي رود. همه تبخير در يك بار گذر از لوله ها، انجام مي شود.

نسبت تبخير به تغذيه (خوراك ورودي) در واحد يك بار گذر محدود است. بنابراين، اين تبخيركننده ها خيلي خوب با عمليات چند مرحله اي سازگار هستند، طوري كه كل مقدار غلظت، مي تواند روي چند مرحله پخش شود. تبخير كننده هاي مغشوش هميشه به صورت يك بار گذري كار مي كنند، تبخيركننده هاي صعودي و نزولي نيز مي توانند به اين روش به كار گرفته شوند.تبخيركننده هاي يك بار گذر، مخصوصا براي مواد حساس به حرارت مفيد هستند.در خلأ خيلي بالا، دماي مايع مي تواند پايين نگه داشته شود. با يك بار عبور سريع از ميان لوله ها، مايع غليظ در زماني كوتاه در دماي تبخير است و به محض اين كه تبخير كننده را ترك كرد مي تواند سريعا سرد شود.

در تبخير كننده هاي چرخشي يك حوض مايع درون تجهيزات است. خوراك ورودي با مايع درون حوض مخلوط مي شود و هر دو از لوله ها عبور مي كنند. مايع تبخير نشده از لوله ها تخليه مي شود و به حوض برمي گردد. به طوري كه فقط بخشي از كل تبخير در يك گذر رخ مي دهد. همه تبخيركننده هاي چرخشي وادار شده، از اين نوع هستند. تبخيركننده هاي جريان بالا نيز معمولا از اين نوع هستند. مايع غليظ شده، از حوض بيرون كشيده مي شود، در غير اين صورت به علت بالابودن غلظت، چگالي، لزجي و نقطه ي جوش، ضريب انتقال حرارت كاهش مي يابد. اين نوع تبخيركننده ها، براي غليظ كردن مايعات حساس به دما، مناسب نيستند. اگر چه با بالا بردن خلاء، دماي كل مايع پايين مي آيد و در ظاهر اين دما براي اين نوع مواد غيرمخرب است، اما به دليل تماس مكرر مايع با لوله هاي داغ، مقداري از مايع به دماي خيلي بالايي مي رسد كه مطلوب نيست. اگر چه زمان متوسط ماندگاري مايع در ناحيه حرارتي ممكن است كوتاه باشد، ولي بخشي از مايع براي زمان قابل ملاحظه اي در تبخير كننده باقي مي ماند كه همين زمان حتي براي مقدار كمي از مواد حساس به حرارت، مثل غذاها، باعث فساد كل محصول مي شود. اما تبخيركننده هاي چرخشي مي توانند در دامنه وسيعي از غلظت، بين خوراك ورودي و مايع غليظ، در يك واحد يك مرحله اي عمل كنند و خيلي خوب با تبخير يك مرحله اي سازگار مي شوند. آنها مي توانند يا با چرخش طبيعي كه جريان درون لوله ها به وسيله اختلاف چگالي تأمين مي شود، كار كنند يا مي توانند با چرخش وادار شده كه جريان درون لوله به وسيله پمپ تأمين مي شود، كار كنند.

• تبخيركننده هاي لوله بلند با جريان صعودي

قطعات اصلي اين نوع تبخيركننده شامل:

1 - مبدل حرارتي لوله اي كه بخار در پوسته و مايع غليظ شونده در لوله است

2 - يك جداكننده براي گرفتن مايعات همراه بخار آب

3- در صورت چرخشي بودن واحد، يك لوله، براي برگشت مايع جدا شده از بخار به انتهاي مبدل حرارتي كه اين لوله بين جدا كننده و مبدل حرارتي وصل مي باشد.

ورودي هاي آن بخار و مايع خروجي هاي آن، بخار آب، مايع غليظ، بخارچگال شده و گازهاي غيرقابل چگال از بخار، لوله ها به قطر2 و1اينچ و طول 32-12فوت هستند. در اثر جوشيدن، بخار آب و مايع به طرف بالا حركت مي كنند و مايع جدا شده در اثر نيروي ثقل به انتهاي لوله ها باز مي گردد. خوراك ورودي رقيق و مايعات گرفته شده در جدا كننده، وارد سيستم مي شود. در فاصله كوتاهي از زمان، خوراك ورودي، از لوله بالا مي روند و از بخار كه در بيرون لوله ها است حرارت دريافت مي دارد. هم چنان كه مايع مي جوشد، حباب هايي درون آن شكل مي گيرد كه باعث