تحقیقی در مورد تبخیر کننده ها

دسته بندي : فنی و مهندسی » صنایع
اهميت تبخيركننده ها در صنايع گوناگون براي كساني كه با آنها سروكار دارند پوشيده نيست، مخصوصا در پالايشگاه هاي نفت و گاز براي استفاده از آب هاي نامرغوب و جلوگيري از ورود آنها به محيط زيست، آنها را بازيافت مي كنند و به صورت آب مقطر يا آب هاي سرويس در مي آورند كه آب هاي سرويس براي شستشو استفاده مي شود، اما آب مقطر مي تواند استفاده هاي گوناگون داشته باشد كه از جمله مي تواند در ديگ هاي بخار براي تهيه بخار استفاده شود، لذا براي تهيه آب مقطر روش هاي گوناگوني وجود دارد كه يكي از آنها روش تبخير است كه در تبخيركننده هاي چند مرحله اي صورت مي گيرد. در اين جا خواص مايع تبخير شونده و انواع تبخيركننده ها و مشكلات حاكم بر آنها شرح داده مي شود.

• تبخير
تبخير يا غليظ كردن يك محلول، شامل يك ماده حل شونده غيرفرار و يك حلال فرار است. در اكثريت تبخيرها، حلال ما، آب است. در تبخير، بخشي از حلال، بخار مي شود و يك محلول غليظ توليد مي شود. تبخير كردن با خشك كردن فرق مي كند، زيرا در تبخير كردن، آن چه باقي مي ماند مايع است (بعضي اوقات مايعي با لزجي سطح بالا) نه يك جامد. همين طور تبخير با تقطير نيز فرق دارد، زيرا در تبخير معمولا بخار آب، خالص است و حتي هنگامي كه بخار آب مخلوط است، هيچ كوششي در مرحله تبخير براي جداسازي بخار آب در قسمت هاي مختلف صورت نمي گيرد. تبخير با بلورسازي نيز تفاوت دارد، زيرا در تبخير تأكيد برغليظ كردن محلول است نه برشكل دادن و ساختن بلورها در وضعيت معين، مثلا در تبخير آب نمك براي توليد نمك معمولي، خط بين تبخير و بلورسازي خيلي دور از نوك تيز بودن است.معمولا، در تبخير، مايع غليظ، محصول با ارزشي است و بخار آب بعد از چگال شدن دور ريخته مي شود، اما در يك وضعيت ويژه، عكس اين مطلب صادق است.

آب حاوي مواد معدني اغلب براي مصرف در بويلرها، فرايندهاي ويژه و مصرف انسان، تبخير مي شود و محصول عاري از مواد جامد است. اين روش اغلب، تقطير آب ناميده مي شود، اما از ديد فني، تبخير مي باشد. فرآيندهاي تبخير در مقياس بزرگ توسعه يافته است و براي تهيه آب شيرين از آب دريا به كار مي رود. فقط مقدار كمي از كل آب تغذيه بازيافت و شيرين مي شود و باقي مانده به دريا برمي گردد.

• 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