پاورپوینت تبخير كننده ها (pptx) 42 اسلاید
دسته بندی : پاورپوینت
نوع فایل : PowerPoint (.pptx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد اسلاید: 42 اسلاید
قسمتی از متن PowerPoint (.pptx) :
تبخير كننده ها
فهرست
عنوان
تبخیر
مشخصه های مایع
عملیات یک مرحله ای و چند مرحله ای
انواع تبخیر کن ها
تبخیر کن های تک پاس و تبخیر کن های گردشی
تبخیر کن های لوله بلند با جریان بالا رو
تبخیر کن ها با فیلم پایین رو
تبخیر کن ها با گردش واداشته
تبخیر کن همزن دار
عملکرد تبخیر کن های لوله ای
ظرفیت تبخیر کن
صعود نقطه جوش و قاعد دورینگ
تأثیر هد مایع و اصطکاک بر افت دما
تغییرات فشار
ضرایب انتقال گرما
ضرایب کلی
اقتصاد تبخیر کن
موازنه های انتالپی برای تبخیر کن های یک مرحله ای
موازنه انتالپی با گرمای رقت ناچیز
موازنه انتالپی با گرمای رقت قابل توجه ؛
محاسبات تبخیر کن یک مرحله ای
تبخیر کن چند مرحله ای
روش خوراک رسانی
ظرفیت و اقتصاد تبخیر کن های چند مرحله ای
محاسبات چند مرحله ای
تبخیر
در تبخیر، محلولی که از مادة حل شدة غیر فرار و حلال تشکیل شده است تغلیظ می شود . حلال در بیشترین تبخیرها آب است . با بخار شدن قسمتی از حلال ، که بر اثر آن محلول غلیظ لیکور به دست می آید ، تبخیر انجام می شود .تبخیر با خشک کردن از این نظر تفاوت دارد که حاصل آن ، به جای مواد جامد ، مایع است - که گاهی اوقات بسیار ویسکوز می باشد- ؛ تفاوت آن با تقطیر این است که بخار حاصل از تبخیر معمولاً یک جزء تنهاست ، و حتی وقتی بخار به صورت مخلوط است ، در مرحلة تبخیر سعی نمی شود بخار به اجزای تبخیر دهنده اش تفکیک شود ؛ تفاوت تبخیر با تبلور این است که بیشتر به تغلیظ محلول توجه می شود تا به تشکیل و ساختمان بلور ها . در بعضی موارد ، مثلاً ، در تبخیر آب نمک که برای تولید نمک معمولی انجام می شود ، تبخیر و تبلور تفاوت بارزی ندارد. گاهی اوقات ، تبخیر باعث می شود دوغابی از بلورها در لیکور اشباع مادر به وجود آید.
در تبخیر ، فراورده مورد نظر معمولاً لیکر غلیظ است ، و بخار چگالیده شده و دور ریخته می شود . ولی ، در یک مورد، خلاف این موضوع صحت دارد . اغلب ، ابی را که حاوی این املاح معدنی است تبخیر کرده و املاح جامد ان را می گیرند و برای تغذیه بویلر ، برای نیازهای فرآیندی خاصی ، و برای مصارف انسان مورد استفاده قرار می دهند . این روش را تقطیر آب می گویند ، اما از نظر فنی همان تبخیر است . فرآیندهای تبخیر در مقیاس وسیع نیز انجام می شوند، و برای تبدیل آب دریا به آب آشامیدنی به کار می روند. در این جا فرآورده های مطلوب آب تقطیر شده است. فقط کسری از کل آب خوراک به آب آشامیدنی تبدیل می شود، و بقیه به دریا بر می گردد.
مشخصه های مایع
حل عملی مسئله تبخیر شدیداً به مشخصه لیکوری که باید تغلیظ شود بستگی دارد. این تغییرات وسیع مشخصات لیکور است که عمل تبخیر را از انتقال گرمای ساده مجزا می کند(و قضاوت و تجزیه را در طراحی و عملکرد تبخیر کن ها ایجاب می کند.) بعضی از مهم ترین خواصی که تبخیر می شوند در زیر آورده شده اند.
غلظت. اگر چه لیکور ورودی به تبخیر کن ممکن است آن قدر رقیق باشد که بیشتر خواص فیزیکی آب را داشته باشد، ولی با افزایش غلظت ، محلول خواص ویژه خود را خواهد یافت . با افزایش محتوای مواد جامد ، چگالی و ویسکوزیته آن قدر افزایش می یابد که یا محلول به صورت اشباع درمی آید یا لیکور آن قدر ویسکوز می شود که انتقال گرما از آن به خوبی روی نمی دهد . ادامه جوشش محلول اشباع باعث تشکیل بلورهایی می شوند که ان ها را باید از بین برد ، در غیر این صورت باعث گرفتن لوله ها می شوند. با افزایش محتوای مواد جامد ، نقطه جوش محلول نیز ممکن است خیلی افزایش یابد ، به طوری ک.ه دمای جوش یک محلول تغلیظ شده می تواند خیلی بیشتر از نقطه جوش آب ، در فشار یکسان ،باشد.
کف سازی .بعضی مواد به ویژه مواد الی ، در ضمن تبخیر کف می کنند ، و کف پایداری همراه بخار از تبخیر کن خارج می شود و همراه برای شدیدی را ایجاد می کند .
حساسیت به دما . بیش تر محصولات شیمیایی ، محصولات دارویی ، و مواد غذایی وقتی برای مدت های نسبتاً کوتاه تا دماهای متوسط گرم می شوند ، فاسد می شوند. برای تغلیظ این مواد باید از روش های مخصوصی برای کاهش دمای مایع و کاهش زمان گرمایش استفاده کرد.
جرم گرفتگی .بعضی از محلول ها روی سطح گرمایی رسوب می دهند . در نتیجه ، ضریب کلی آن قدر کاهش می یابد که تبخیر کن را باید متوقف کرد و لوله ها را تمیز نمود .
مواد ساخت . در صورت امکان ، تبخیر کن ها از نوع فولاد ساخته می شوند . ولی ، بیشتر محلول ها فلزات آهنی را خراب می کنند یا خودشان بر اثر مواد آهنی آلوده می شوند. بنابراین از مواد مخصوصی مانند مس، نیکل، فولاد زنگ زن ، آلومینیوم، گرافیت نفوذ ناپذیر، و سرب استفاده می شود. چون این مواد گران اند، برای به حداقل رساندن هزینه اولیه تبخیر کن ،آهنگ انتقال گرما باید زیاد باشد.
بسیاری از مشخصه های دیگر مایع را طراح تبخیر کن باید در نظر گیرد. بعضی از این ها عبارتند از گرمای ویژه ، گرمای غلظت، نقطه انجماد ، رهایش گاز در ضمن جوشش، سمی بودن، خطر انفجار ، پرتوزایی و لزوم عملیات استریل کردن . به علت وجود لیکورها با خواص مختلف، طرح های بسیار مختلفی برای تبخیر کن ها ارائه شده اند. انتخاب تبخیر کن در هر مورد عمدتاً به مشخصه های مایع بستگی دارد.
عملیات یک مرحله ای و چند مرحله ای
بسیاری از تبخیر کن ها با چگالش بخار آب روی لوله های فلزی گرم می شوند . به استثنای تبخیر کن های مخصوص با لوله افقی ، ماده ای که باید تبخیر شود در داخل لوله جریان می یابد. معمولاً بخار آب در فشار پایین ، کم تر از atm 3 ، است ؛ مایع جوشان اغلب در شرایط خلأ متوسط ، در فشارهای مطلق تا حدود atm 50/0 ، قرار دارد . کاهش دمای جوشان مایع باعث می شود اختلاف دمای بین بخار آب و مایع جوشان افزایش یافته ، و آهنگ انتقال گرما در تبخیر کن تقویت شود.
با استفاده از یک تبخیر کن تنها ، بخار حاصل از مایع جوشان چگالیده و دور ریخته می شود . این روش را تبخیر یک مرحله ای می گویند، و اگر چه ساده است ، ولی از بخار آب به طور مؤثر استفاده نمی شود. برای تبخیر 1kg آب از هر محلول باید از 1 تا 1/3 kg بخار آب استفاده کرد . اگر بخار حاصل از یک تبخیر کن وارد محفظه تبخیر کن بعدی شود و بخار حاصل از این تبخیر کن به چگالنده فرستاده شود ، عملیات از نوع دو مرحله ای است . در عملیات دو مرحله ای ، گرمای بخار آب اولیه در مرحله دوم دوباره مورد استفاده قرار می گیرد، و تبخیر ناشی از جرم واحد بخار آب داده شده به مرحله اول تقریباً دو برابر می شود . به همین ترتیب می توان مراحل دیگری را اضافه کرد . روش کلی افزایش تبخیر برای هر کیلو گرم بخار آب با استفاده از مجموعة تبخیر کن ها، که بین منبع تولید بخار و چگالنده قرار دارند ، تبخیر چند مرحله ای نام دارد.
انواع تبخیر کن ها
انواع اصلی تبخیر کن های واقعی که با بخار آب گرم می شوند عبارتند از:
1- تبخیر کن های عمودی با لوله بلند
الف) با جریان رو به بالا (فیلم بالا رو)
ب) با جریان رو به پایین (فیلم پایین رو)
ج) با گردش واداشته
2- تبخیر کن های همزن دار
تبخیر کن های تک پاس و تبخیر کن های گردشی
تبخیر کن ها می توانند به صورت تک پاس یا به صورت گردشی کار کنند . در عملیات تک پاس ،لیکور خوراک فقط یک بار از لوله ها عبور می کند، بخار آزاد می کند و به صورت لیکور غلیظ بر جای می ماند. تمام تبخیر در یک تنها انجام می شود . در تبخیر کن های تک پاس ، نسبت تبخیر به خوراک مقدار محدودی دارد ؛ از ای ن رو برای عملیات چند مرحله ای ، که در آنها عملیات تغلیظ در چند مرحله انجام می شود، خیلی مناسب اند . تبخیر کن های همزن دار همیشه به صورت تک پاس کار می کنند ؛ تبخیر کن ها با فیلم پایین رو و با فیلم بالا رو می توانند به همین صورت کار کنند.
تبخیر کن های تک پاس به خصوص برای مواد حساس به گرما مفیدند . در عملیات در خلأ زیاد ، دمای مایع را می توان پایین نگه داشت. لیکر غلیظ در دمای تبخیر و به مدت کوتاهی فقط یک بار در لوله ها عبور می کند و به محض خروج از تبخیر کن می تواند به سرعت خنک شود .
در تبخیر کن های گردشی ، استخری از مایع در درون دستگاه وجود دارد. خوراک ورودی با مایع استخر آمیخته می شود ، و مخلوط از لوله ها عبور می کند . مایع تبخیر نشده که به استخر بر می گردد ، و به این ترتیب ، در هر پاس فقط قسمتی از تبخیر کلی انجام می شود . تمام تبخیر کن های گردشی واداشته با این شیوه کار می کنند؛ تبخیر کن های با فیلم بالا رو معمولاً از نوع گردشی اند.
لیکور غلیظ حاصل از تبخیرکن گردشی از استخر خارج می شود . با براین تمام لیکور داخل استخر دارای غلظت ماکزیمم است . چون مایع ورودی به لوله ها ممکن است به ازای هر قسمت خوراک حاوی چند قسمت لیکور غلیظ باشد ، ویسکوزیته آن زیاد و ضریب انتقال گرمای آن کم است.
تبخیر کن های گردشی برای تغلیظ مایعات حساس به گرما خیلی مناسب نیستند . در شرایط خلأ مناسب ، دمای تودة مایع ممکن است نامخرب باشد . اما مایع مکرراً با لوله های داغ تماس می گیرد . بنا براین ، قسمتی از مایع ممکن است تا دمای خیلی زیاد گرم شود. اگر چه زمان ماندگاری متوسط مایع در ناحیة گرمایش ممکن است کوتاه باشد ، قسمتی از مایع برای مدتی طولانی در تبخیر کن باقی می ماند. گرمایش طولانی حتی قسمت کوچکی از ماده حساس به گرما مانند مواد غذایی می تواند تمام محصول را فاسد کند.
تبخیر کن های گردشی می توانند در گسترده وسیع غلظت ، بین غلظت خوراک و غلظت لیکور غلظت ،کار کنند، و برای تبخیر یک مرحله ای کاملاً مناسب اند . این تبخیر کن ها می توانند با گردش طبیعی ، که در آن جریان توسط اختلاف چگالی ها در لوله ها به گردش در می آیند ، یا با گردش واداشته ، که در آن جریان توسط پمپ به گردش در می آید ، کار کنند.
تبخیر کن های لوله بلند با جریان بالا رو
در شکل الف، تبخیر کن لوله بلند با جریان بالا رو نشان داده شده است . اجزای اصلی آن عبارتند از :
مبدل لوله ای ، که در ان ، بخار آب در پوسته است و مایعی که باید تغلیظ شود و در لوله ها جریان دارد ، (2) جدا ساز یا فضای بخار برای جدا کردن همراه برده از بخار، و (3) شاخه ای برای برگشت مایع از جداسازی به انتهای مبدل برای وقتی که تبخیر کن به صورت گردشی کار می کند. ورودی هایی برای خوراک و بخار آب در نظر گرفته می شوند.
گرمکن های لوله ای مانند کالاندریا ، کار می کنند ، ولی لوله های آنها بزرگتر از لوله های کالاندریا هستند و معمولاً به قطر 25 تا mm 50 (1 تا in 2) و به طول 3 تا m 10 (10 تا ft 32) هستند خوراک رقیق وارد سیستم می شود و با مایعی که در حال جدا سازی از تخلیه است مخلوط می شود . لیکور تغلیظ شده از انتهای گرمکن خارج می شود؛ و لیکور باقیمانده هنگام صعود در لوله ها تا اندازه ای تبخیر می شود. مخلوط مایع و بخار از بالای لوله ها به داخل جداسازی جریان می یابند، و در آنجا از سرعتش خیلی کاسته می شود . برای جداسازی قطره های مایع ، بخار قبل از خروج از جداسازی به مجموعه ای از صفحات منحرف کننده برخورد و سپس از پیرامون آنها عبور می کند . تبخیر کن نشانن داده شده در شکل الف فقط به صورت گردشی کار می کند.
تبخیر کن های عمودی لوله بلند برای تغلیظ مایعاتی که گرایش به کف کردن دارند مناسب اند. وقتی مخلوط مایع و بخار با سرعت زیاد به منحرف کننده برخورد می کند ، کف از بین می رود.