همه چیز درباره اواپراتور یا تغلیظ کننده

همه چیز درباره اواپراتور یا تغلیظ کننده

خلاصه مقاله :

در این مقاله سعی شده است تا مبانی ساده اواپراتور ها بیان شود تا کاربران این دستگاه اطلاعات ساده و اولیه داشته باشند و بدانند که اصولا دستگاه تبخیر کننده چگونه کار می کند. ذکر تمامی جزئیات طراحی دستگاه اواپراتور، انتخاب و عملکرد آن در چنین مقاله ای امکان پذیر نیست؛ اما باید دانست کهبهترین راهکار برای انتخاب یک اواپراتور، استفاده از افراد متخصص در این حوزه می باشد.

امروزه، بیش از هر زمان دیگری، صرفه جویی در مصرف انرژی بخش مهمی از هزینه های جاری کارخانجات را کاهش می دهد. به طوری که افزایش اخیر قیمت هزینه های انرژی، مسئولین را بر آن داشته که به دنبال راه هایی جهت استفاده بیشتر از این انرژی باشند. روش های زیادی برای تحقق این هدف وجود دارد، که یکی از موثر ترین آن ها استفاده از انرژی موجود در بخار اضافی حاصل از فرآیند پخت می باشد. با استفاده از اواپراتور گرمای زائد، می توان از این انرژی برای تبخیر آب موجود در مواد خام پیش از فرآیند پخت استفاده کرد.در نتیجه، نیاز به بخار حاصله از بویلرجهت پخت اولیه کم شده که این امر موجب افزایش قابل توجه راندمان مصرف انرژی می کردد.
استفاده از اواپراتور در اجرای این استراتژی حائز اهمیت است. در این مقاله سعی کرده ایم تا شما را با اصول اولیه اواپراتورها آشنا کرده و در انتخاب یک اواپراتور مناسب به شما یاری برسانیم.
در حقیقت اواپراتور ها از لحاظ شکل و اندازه با هم تفاوت های زیادی دارندکه این امر می تواند در برخی مواقع انتخاب یک اواپراتور مناسب را جهت هدفی خاص به امری دشوار و پیچیده تبدیل نماید. به عنوان مثال اصطلاحات فنی مانند: فالینگ فیلم، فلاش گردشی اجباری و افکت چندگانه میتواند باعث سردرگمی بیشتر شما شود. در این مقاله نگاهی کوتاه، اما نه خیلی فنی،به رایج ترین انواع اواپراتورها خواهیم داشت. همچنین به نحوه کارکرد و کاربرد برخی از آن ها نیز اشاره می کنیم.

نحوه کار این دستگاه بسیار ساده است: جداسازی آب درون محلول یا دوغاب توسط فرآیند تبخیر.

تبخیر کننده ها یا همان اواپراتور ها با خشک کن ها تفاوت هایی دارند؛ دلیل این تفاوت ها آن است که کنسانتره تخلیه شده از اواپراتور همواره به صورت مایع است. در حالی که، مواد خروجی از خشک کن به صورت جامد است. خوراک اواپراتور ها همواره به صورت مایع بوده و حتی پس از تبخیر هم به همین حالت باقی می ماند.
برای انجام فرآیند فیزیکی تبخیر، به گرما نیاز داریم واز آنجایی که همه اواپراتورها برای از بین بردن آب از فرآیند تبخیر استفاده می کنند، بنابراین هر اواپراتور یا تبخیر کننده ای برای کار به یک منبع گرمایی نیاز دارد.

منبع حرارتی بیشتر اواپراتور ها بخار آب است؛ حال چه به صورت بخار حاصل از دیگ بخار باشد و یا به صورت بخار اضافه حاصل از فرآیندی دیگر. نیاز دوم برای همه اواپراتور ها وسیله ای است تا از طریق آن انرژی گرمایی حاصل از منبع حرارتی را به مایع داخل اواپراتور منتقل کند. بدین منظور، اغلب اواپراتور ها از یک منبع گرمایی لوله ای به نام مبدل حرارتی پوسته و لوله بهره می برند. در پوسته مبدل حرارتی ، بخار آب در قسمت خارج از لوله ها کندانس می شود، بنابراین انرژی گرمایی خود را با نام گرمای نهان از دست می دهد و به این ترتیب مایع اواپراتورکه درون لوله ها جریان دارد، گرمای حاصل از بخار آب را جذب می کند که افزایش گرمای درون مایع اواپراتور باعث می شود که آب درون دستگاه تبخیر کننده به جوش بیاید وهمزمان که مایع درون اواپراتور به جوش می آید، حباب هایی درون مایع شکل می گیرد. این حباب های شکل گرفته درون مایع به سطح آن می رسند و میترکند. به این ترتیب بخار آب خروجی با خود مقداری مایع تبخیر کننده حمل می کند.

بنابراین نیاز اصلی برای یک اواپراتور، وسیله ای برای جدا کردن بخار آب تبخیر شده از مایع اواپراتور می باشد که این بخش از اواپراتور را بدنه بخار می نامند.

این دو مؤلفه اصلی، یعنی مبدل حرارتی و بدنه بخار، با اتصال به یکدیگر یک اواپراتور را درست می کنند. لازم به ذکر است که روش کار تمام تبخیر کننده ها تقریباً یکسان است.مایع اواپراتور از درون لوله های مبدل حرارتی به گردش در می آید که این امر موجب جذب گرما می شود؛ سپس درون بدنه بخار تخلیه شده و بخار آب حاصل از جوشش جدا سازی می شود.

در بیشتر اواپراتور ها، از یک پمپ گریز از مرکز به منظور گردش مایع اواپراتور از درون مبدل حرارتی و بدنه بخار استفاده می شود. نرخ گردش مایع اواپراتور بستگی به نوع تبخیر کننده و مایع اواپراتور دارد. میزان فشار موجود در بدنه بخار یک اواپراتور، نقطه جوش آب در مایع اواپراتور را تعیین می کند. اگر فشار در بدنه بخارتبخیر کننده برابر با فشار اتمسفر باشد، آب در دمای ۲۱۲ درجه فارنهایت به جوش می آید.برای دستیابی به نرخ مناسب انتقال حرارت، از بخار حاصل از دستگاه بویلر به عنوان منبع گرما در پوسته مبدل حرارتی استفاده می شود.

اواپراتور یا تغلیظ کننده کانتینیوس خط تولید رب محصول گروه ماشین سازی نامجو

پایین آوردن فشار در بدنه بخار (با ایجاد خلاء درون اواپراتور) باعث کاهش نقطه جوش آب می شود.به عنوان مثال، در فشار ۲۲ اینچ خلاء جیوه، آب در دمای ۱۵۲ درجه فارنهایت به جوش می آید. با توجه به اینکه می توان از بخار اضافی در فشار اتمسفر و ۲۲ درجه فارنهایت به عنوان منبع گرما در مبدل حرارتی استفاده کرد. به همین دلیل از اواپراتور ها به طور گسترده ای در فرآیند بازیابی حرارت اتلافی بکار برده می شوند.
در بسیاری از کاربرد ها، چندین اواپراتور به صورت سری به یکدیگر متصل می شوند (چند افکت) تا یک سیستم تبخیر کننده کامل را تشکیل دهند.با انجام این کار، آب جوشانده شده در یک اواپراتور به عنوان منبع گرما برای تبخیرکننده (افکت) بعدی در خط استفاده می شود.در این نوع از سیستم ها، به اواپراتور ها، تک افکت نیز گفته می شود و سیستم تبخیر کننده به عنوان اواپراتور چند افکته شناخته می شود. مزیت مهم این نوع چیدمان این است که اجازه می دهد تا از ورودی اصلی گرما به سیستم، در هر اثر، استفاده مجدد شود. این امر راندمان حرارتی سیستم را تا حد زیادی افزایش می دهد.
تفاوت اصلی و مهم بین انواع مختلف اواپراتور ها در نحوه اتصال مبدل حرارتی و بدنه بخار به یکدیگر و ارتباط ساختاری آنها با یکدیگر است. رایج ترین اواپراتور هاسه نوع می باشند: رایزینگ فیلم، فالینگ فیلم و فلش گردشی اجباری.

اواپراتور رایزینگ فیلم

در یک اواپراتور رایزینگ فیلم ، مبدل حرارتی به طور عمودی نصب شده و مایع اواپراتور از طریق لوله ها به سمت بالا روانه می شود. با افزایش سطح مایعات در لوله ها، آب موجود در مایع اواپراتور به جوش می آید. عمل جوشیدن آب سبب می شود تا مایع راحت تر به سمت بالا و خارج از لوله حرکت کند.

مایع و بخار باهم از مبدل حرارتی خارج می شوند و سپس وارد بدنه بخار می شوند. پس از جدا سازی بخار، مایع اواپراتور به کمک پمپ سیرکوله از سمت بدنه بخاربه سمت مبدل حرارتی هدایت می شود.

اواپراتور رایزینگفیلم

اواپراتور فالینگ فیلم

همانند اواپراتور رایزینگ فیلم ، مبدل حرارتی در اواپراتور فالینگ فیلم نیز به صورت عمودی نصب می شود.در این شرایط مایع اواپراتور به قسمت بالای مبدل حرارتی پمپ شده و از طریق لوله ها به سمت پایین جریان می یابد.جوشیدن آب درون مایع اواپراتور هنگامی اتفاق می افتد که مایع از طریق لوله ها به سمت پایین جریان پیدا کندكه این عمل باعث سهولت در پایین رفتن مایع و خارج شدن از لوله ها می شود.

مایع و بخار حاصل از لوله های مبدل حرارتی، مستقیماً برای جداسازی بخار وارد بدنه بخار می شوند.به منظور حفظ جریان مناسب مایع اواپراتور، به یک عدد پمپ گردشی نیاز است.

اواپراتور فالینگ فیلم

اواپراتور فلش گردشی اجباری

در اواپراتور فلاش گردشی اجباری، مبدل حرارتی به صورت افقی نصب می شود؛ هر چند امکان نصب آن به صورت عمودی نیز وجود دارد.مایع اواپراتور توسط پمپ سیرکوله در لوله های مبدل حرارتی به گردش در می آید.
بر خلاف اواپراتور های رایزینگ و فالینگ فیلم، این تبخیر کننده به گونه ای طراحی شده است که مایع اواپراتورموجود در لوله ها به جوش نمی آید.با این وجود، هنگامی که مایع اواپراتور وارد بدنه بخار می شود، مقداری از آب موجود در مایع به جوش می آید.بدنه بخار یا ( محفظه فلاش )، بخار و مایع را از هم جدا می کند. مایع خارج شده از محفظه فلاش به پمپ سیرکوله باز می گردد .

انتخاب نوع تبخیر کننده برای استفاده، به شرایط کاری و بودجه در نظر گرفته شده جهت انجام پروژه بستگی دارد.اواپراتورهایرایزینگ فیلم زمان ماند بیشتری دارند(ماده داخل آن زمان بیشتری نیاز دارد تا به مرحله بعدی برسد) و همچنین نسبت به وجود ذرات جامد در مایع اواپراتور حساس تر هستند. این نوع از تبخیر کننده ها معمولا برای مایعات با درصد آلودگی بسیار پایین استفاده می شود که زمان ماند کم در آن ها عامل مهمی نمی باشد.

اواپراتور فلش گردشی اجباری

اواپراتور های فالینگ فیلم نسبت به نوع رایزینگ فیلم کاربرد بیشتری دارند. از دیگر ویژگی های این نوع از اواپراتورها می توان بیان داشت که به فضای کمتری نیاز داشته، و زمان ماند کمتری دارند و از نیروی جاذبه برای کمک به گردش مایعات در لوله ها استفاده می کنند.همچنین این مدل ها نسبت به مدل رایزینگ فیلم حساسیت کمتری نسبت به وجود ذرات جامد دارند. امانسبت به توزیع مایع در امتداد لوله ها حساسیت بیشتری دارند.در یک اواپراتورفالینگ فیلم ، توزیع نامناسب مایع می تواند باعث انتقال حرارت نامناسب و ایجاد مشکلاتی در محل اتصالات لوله شود.هم اواپراتور رایزینگ فیلم و هم فالینگ فیلم نسبت به پوشش یا رسوب لوله در مبدل حرارتی حساس هستند؛ این پوشش یا رسوب باعث کاهش انتقال گرما می شود و ممکن است در بازه های زمانی مشخص نیاز به رسیدگی داشته باشد.

اواپراتور فلاش گردشی اجباری در مکان هایی استفاده می شود که رسوب در لوله مبدل حرارتی به عنوان یک مشکل مطرح نباشد. سرعت بالاتر مایع و عدم به جوش آمدن آن در لوله های مبدل حرارتی به جلوگیری از ایجاد رسوب در لوله ها کمک می کند. همچنین در این مدل به دلیل بالا بودن سرعت پمپاژ مایع، قدرت پمپ سیرکوله نسبت به مدل هایی رایزینگ فیلم و فالینگ فیلم بیشتر است. از اواپراتورها برای تغلیظ جریان های فاضلاب و آب فشرده شده از پرهای هیدرولیز، خشک کردن روغن های رستورانی و تبخیر آب از مواد خام نیز استفاده می شود. در بعضی از سیستم ها از اواپراتورها به عنوان وسیله ای برای پختن استفاده می شود.در این مدل نیازاست که مواد اولیه کاملاً یکدست و روان باشد ومیزان رطوبت آن به گونه ای باشد که به راحتی از میان لوله های اواپراتور عبور کند.
تقریباً همه اواپراتورهایی که در کاربرد های رندر گیری استفاده شده، یابصورت فالینگ فیلم یابصورت فلاش گردشی اجباری می باشند.معمولا از تبخیر کننده های فالینگ فیلم زمانی استفاده می کنند که امکان ایجاد رسول در کمترین حد خود باشد؛ این در حالی است که زمانی از تبخیر کننده های فلاش گردشی اجباری استفاده می کنند که امکان ایجاد رسوب در لوله ها باشد.

مبدل حرارتی خط تولید رب 

لازم به ذکر است که جزئیات ساختار اواپراتور به اندازه انتخاب نوع مناسب تبخیر کننده اهمیت دارد.در کاربرد های رندرینگ معمولا پیشنهاد می شود که از مواد اولیه با جنس استنلس استیل AISI 304 استفاده شود. اگرچه استفاده از فولاد ضد زنگ باعث افزایش هزینه های اولیه می شود، اما از طرفی طول عمر و دوام آن نسبت به فولاد و آهن بیشتر بوده که این امر باعث جبران هزینه های مصرف شده ابتدایی می گردد. همچنین توصیه می شود که طراحی و ساخت تبخیر کننده ها مطابق با استانداردهای تعریف شده توسط انجمن تولید کنندگان مبدل لوله ای (TEMA) باشد. اگر چنانچه اواپراتوری از اصول (TEMA) پیروی کند، این بدان معناست که دستگاه مورد نظر، صرف نظر از برند آن، کیفیت لازم را دارا می باشد.

دستگاه های اواپراتوری که تحت فشار بیش از ۱۵ پوند در یک اینچ مربع قرار می گیرند، باید مطابق با قانون مخازن تحت فشار ASME ساخته شوند. صرف نظر از اینکه این مسئله یک امراصولی و پر مزیت است، باید گفت که در بیشتر کشور ها یک الزام قانونی نیز می باشد.

طراحی دستگه با ضریب اطمینان بالا مانند قطر بزرگ، باعث کاهش هزینه های عملیاتی و هزینه های مربوط به تصفیه آب در آینده خواهد شد. همچنین برای لوله مبدل حرارتی، نیز لوله با قطر بیشتر طبیعتاً نتایج بهتری را نشان خواهد داد.
امروزه در کاربرد های رندرگیری، قطر لوله ها را ۲ اینچ در نظر می گیرند؛ این کار بدین منظور انجام می شود که انتقال حرارت بهینه شده و مشکلات اتصالات لوله نیز کمتر شود.

 

 

جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص راه اندازی خطوط تولید صنایع غذایی از طریق شماره های زیر با ما در ارتباط باشید.