X بستن تبلیغات
X بستن تبلیغات
header
متن مورد نظر

تبخیر کننده

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

در اعماق رودخانه ، طی یک سیستم در حال جریان مراحل مختلفی به کار می رود تا محصول مورد نیاز را جداسازی و تصفیه کند. ساختار کلی این فرآیند شامل برخورد اولیه ، جداسازی جامد- مایع ، تراکم یا غلظت ، تخلیص و فرمول سازی است . در این فرآیند ، تبخیر وارد مرحله غلظت در اعماق رودخانه می شود و به شدت مورد استفاده قرار می گیرد تا مواد غذایی ، شیمیایی و حلال های بازیافتنی را تغلیظ کند. هدف از تبخیر ، بخار شدن بیشترین آب از محتوی یک محلول در محصول مورد نظر است . بعد از اولین مرحله تفکیک ، یک محلول اغلب ۸۵% آب را در بر دارد . این مقدار برای مصارف صنعتی مناسب نیست ، زیرا هزینه ی مرتبط به فرآیند مقدار زیادی از محلول و نیاز برای تجهیزات بیشتر بالاست.

    «تبخیر کننده »

در اعماق رودخانه ، طی یک سیستم در حال جریان مراحل مختلفی به کار می رود تا محصول مورد نیاز را جداسازی و تصفیه کند. ساختار کلی این فرآیند شامل برخورد اولیه ، جداسازی جامد- مایع ، تراکم یا غلظت ، تخلیص و فرمول سازی است . در این فرآیند ، تبخیر وارد مرحله غلظت در اعماق رودخانه می شود و به شدت مورد استفاده قرار می گیرد تا مواد غذایی ، شیمیایی و حلال های بازیافتنی را تغلیظ کند. هدف از تبخیر ، بخار شدن بیشترین آب از محتوی یک محلول در محصول مورد نظر است . بعد از اولین مرحله تفکیک ، یک محلول اغلب ۸۵% آب را در بر دارد . این مقدار برای مصارف صنعتی مناسب نیست ، زیرا هزینه ی مرتبط به فرآیند مقدار زیادی از محلول و نیاز برای تجهیزات بیشتر بالاست.

« نیرو و تحولات »

آب می تواند از محلول ها در دیگر روش ها جز تبخیر که شامل فرآیندهای پوسته ای ، استخراج مایع مایع ، تبلور و تسریع است ، زدوده شود . تبخیر می تواند از برخی روش های خشک سازی نیز متمایز شود، زیرا آخرین محصول تبخیر یک مایع غلیظ است نه یک جامد. هم چنین تبخیر از زمانی که به طور گسترده روی یک مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد، به آسانی نیز می تواند به کار رود و درک شود و برای حمل آسان حلال و آب ، به جای محلول منظورشود. بخار شدن آب مرحله ی معینی است که ترکیبات بخار نشدنی را مانند پروتئین ها و قندها تغلیظ می کند . گرما و حرارت ، به محلول افزوده می شود و بخشی از حلال را درون بخار منعکس می کند که این گرما به عنوان ابزار مهمی در تبخیر تلقی می شود و فرآیند آن به سهولت در دمای بالا فشار پایین رخ می دهد.

گرما در فرآیند ضروری است تا انرژِی کافی را برای مولکول ها از حلال ها فراهم کند که محلول را باقی گذارد و در هوای اطراف حلال انتقال دهد. در این صورت ،انرژی مورد نیاز نیز می تواند به عنوان پتانسیل ترمودینامیک آب ، در محلول منتقل شود. یکی از بزرگترین مشکلات در تبخیر صنعتی ، پیشروی است که در آن فرآیند به انرژی کافی نیاز دارد تا آب را از محلول بزداید و گرمای تبخیر شده را ذخیره کند. از طرفی وقتی آب زدوده شود، بیشتر از ۹۹% انرژی از محلول مورد نظر ، انرژی است . انرژی مورد نیاز این فرآیند خیلی بالاست زیرا ممکن است یک مرحله انتقال ، علت آن باشد و در این حالت آب باید از مایع به سمت بخار حرکت کند.

و قسمتی تبخیرکننده ها طراحی می شوند ، مهندسین باید میزان بخار مورد نیاز را برای هر بخش توده ای از آب زدوده شده را تعیین کنند ، در حالیکه غلظت مورد نیاز به آنها داده می شود و توازن انرژی باید براساس فرضیاتی استوار باشد تا مقادیر ناچیزی از گرمای سیستم احاطه شده را از بین ببرد. گرمایی که در این فرآیند ضروری است توسط تغلیظ بخار فراهم می شود که این گرما به طور تقریبی با گرمای مورد نیاز و تبخیر آب برابر است . تفکر دیگر ، مقادیر تبادل گرمایی است که سرعت انتقالی حرارت را تحت تأثیر قرار می دهد.

مجموع سرعت انتقالی گرما   = q                                     بخش انتقالی گرما = A    

چگونه یک تبخیر کننده عمل می کند؟

محتوی یک محلول از محصول مورد نیاز ، از تبخیر تأمین می شود و از یک منبع گرمایی عبور می کند و از اینرو گرمای به کار رفته آب را در محلول درون بخار منعکس می کن و بخار از باقیمانده محلول زدوده و متراکم می شود، در حالیکه محلول متراکم وارد دومین مرحله تبخیر می شود. به طور کلی ، تبخیر مانند یک ماشیل شامل چهار بخش است .

بخش گرمایی ، شامل ابزار گرمایی است که می تواند متفاوت باشد و بخار وارد این بخش می شود، رایج ترین ابزار آن شامل لوله های موازی است  اما بقیه شامل صفحات یا حلقه هایی است.

بخش دیگر تغلیظ و جدا سازی است که بخار تولید شده را از محلول می زداید و از طرفی چگالنده ، بخار جدا شده را متراکم و سپس پمپ فشار را نسبت به جریان فزآینده تأمین می کند.

 

 

انواع تبخیر های مورد استفاده امروزی : جریان تبخیر طبیعی :

تبخیرهای جریان طبیعی بر جریان طبیعی فرآورده استوار هستند که علت آن تفاوت در چگالی است و از گرما منشأ می شوند. در یک عمل تبخیر از لوله هایی استفاده می شود که در آن بعد از اینکه آب شروع به جوشیدن کرد ، حباب هایی در آن ظاهر می شود و سبب جریان ، تسهیل جداسازی مایع و بخار در بالای لوله های گرمایی می شود.

میزان تبخیری که رخ می دهد به اختلاف دمای بین بخار آب و محلول وابسته است . در این صورت اگر لوله ها به خوبی در محلول فرو نرفته باشند ، مشکلاتی از تبخیرکننده ها ناشی می شود و اگر این مشکلات رخ دهند ، سیستم خشک خواهد شد و جریان به خطر می افتد. به این منظور از این مشکل اجتناب کنید . در این صورت جریان طبیعی می تواند توسط وارد کردن یک پمپ مورد استفاده قرار گیرد تا فشار و جریان را افزایش دهد.

جریان طبیعی زمانی رخ می دهد که علم تعادل از جوشیدن در سطح گرما جلوگیری کند و در این حالت یک پمپ می تواند به کار رود تا از آلودگی اجتناب کند که این باعث جوشیدن مایع برروی لوله ها می شود و پمپ از شکل گیری حباب ها جلوگیری می کند. مشکلات دیگر این است که زمان نامشخص است و مصرف بخار خیلی بالاست اما در دمای بالا ، جریان مطلوب به آسانی بدست می آید .

 

 

کاهش تبخیر صفحه فلزی ( ورقه )

مقاله اصلی : کاهش تبخیر صفحه فلزی

به طور کلی  ، این نوع تبخیر از لوله های بلند (۸-۴ متر ) ساخته شده که توسط پوشش دهای بخار احاطه شده است . در این محلول ، توزیع یکنواخت عاملی مهم است وقتی این نوع تبخیر مورد استفاده قرار می گیرد . در این نوع ، به محض اینکه جریان رو به پایین کاهش یابد ، محلول وارد می شود و سرعت افزایش می یابد. این افزایش سرعت به بخاری نسبت داده می شود که برخلاف ابزار گرمایی توسعه یافته و به آسانی به سمت پایین جریان می یابد.

معمولاً این نوع تبخیر در محلول هایی خیلی غلیظ به کار می رود . بنابراین آن اغلب در موارد شیمیایی ، مواد غذایی و صنعت تبخیر مورد استفاده قرار می گیرد.

افزایش تبخیر صفحه ی فلزی :

در این نوع تبخیر ، جوشیدن درون لوله ها رخ می دهد که ناشی از گرمای تولید شده (توسط بخار ) درونی است . تولید حباب های بخار آب درون لوله باعث ایجاد صعود جریان ضریب انتقالی گرما می شود. بنابراین این نوع تبخیر به طور کامل مؤثر و سودمند است و اشکال آن ، آمادگی نسبت به مقیاس دقیق از سطح درونی لوله است . معمولاً این طراحی به صورت آشکار و در حلال های بدون نمک به کار می رود. لوله ها معمولاً بلند (۴ متر ) هستند و گاهی اوقات یک بازیابی کوچک آن را حمایت می کند. اندازه گیری این نوع تبخیر یک وظیفه ی حساس و دقیق است و آن نیازمند یک محاسبه دقیق از سطح واقعی فرآیند عصاره در درون لوله هاست . کاربردهای اخیر نشان می دهد که این تبخیر متمایل به تسهیل کاهش الگو ورقه هاست .

تبخیر صفحه فلزی :

به طور نسبی ، تبخیرکننده های صفحات فلزی یک بخش سطحی بزرگی دارند. صفحات فلزی ( ورقه ها ) معمولاً موجدارند و توسط قالب نگه داشته می شوند . طی تبخیر ، بخار در سراسر کانال ها یا راه ها توسط فضای آزاد بین ورقه ها جریان می یابد . در این صورت ، بخار به طور متناوب بالا می آید و به صورت موازی به سمت مایع تغلیظ کاهش می یابد . بخار توسط جریان آب ، مسیر جریانی متقابل را در ارتباط با مایع دنبال می کند و بعد غلظت و بخار هر دو وارد مرحله ی تفکیک می شوند در حالی که بخار به سمت یک چگالنده فرستاده می شود. اغلب تبخیر صفحات فلزی در لبنیاتی و صنایع تبخیر مورد استفاده قرار می گیرد زیرا آنها انعطاف پذیری مکانی دارند . یک نکته منفی در این نوع تبخیر این است که آنها در توانایی هایشان محدود هستند تا محصولات غلیظ یا جامد را تولید کنند.

مقاله اصلی : اثر چند جانبه تبخیر

برخلاف دیگر مراحل تبخیر کننده ها ، این تبخیر کننده از هفت مرحله ی تبخیر ساخته شده است . مصرف انرژی برای تنها آثار تبخیرکننده ها خیلی بالاست و بیشترین هزینه را برای یک سیستم تبخیر کننده بوجود می آورد . تولید تبخیر کننده ها باعث ذخیره شدن گرما می شود و از این رو به انرژی کمتری نیاز دارد . ترکیب و افزودن یک تبخیر کننده ، مصرف انرژی را تا حدود ۵۰% از مقدار اولیه کاهش می دهد و افزودن اثرات دیگر حدود ۳۳% آنرا کاهش می دهد.

گرما معادله % را ذخیره می کند تا برآورد کند که چه مقدار انرژی توسط افزودن مقادیر خاصی از اثرات ذخیره می شود.

معمولاً تعدادی از تأثیرات در آثار تبخیر کننده های چند جانبه محدود می شوند زیرا بعد از آن هزینه تجهیزات شروع به تعدیل پول ذخیره شده از خرده نیاز های انرژی می کند.

دو نوع تغذیه ( تأمین ) وجود دارد که می تواند هنگامی به کاتر رود که با اثرات چند جانبه تبخیر کننده ها سروکار داشتنه باشد. اولین تغذیه زمانی رخ می دهد که فرآورده طی اولین اثر وارد سیستم می شود که در بیشترین دما قرار دارد .

سپس فرآورده تا حدی مانند مقداری آب غلیظ می شود که در بخار منتقل می شود و بعد وارد دومین اثر می شود که در کمترین درجه حرارت یا دما قرار دارد . ترکیب به دلیل دمای پایین و چسبناکی زیاد در اثرات بعدی ، شرایط خوبی را در جهت به عمل آوردن محصولات حساس گرمایی مانند آنزیم ها و پروتئین ها فراهم می کند.

به علت کاربرد از این سیستم ، افزایش در سطح گرما از اثرات بعدی مورد نیاز وجود دارد. روش دیگر به علت کاربرد از این سیستم ، افزایش در سطح گرما در اثرات بعدی مورد نیاز وجود دارد . روش دیگر پیش بردن توسط کاربرد تغذیه است . در این فرآیند ، محصولات دقیق از آخرین اثر با کمترین درجه حرارت تأمین می شوند و از یک اثر به اثر بعدی با افزایش دما منتقل می شوند . آخرین غلظت جمع آوری در گرمترین اثری است که فوایدی را در آن محصول فراهم می کند که به شدت در مراحل بعدی غلیظ است بنابراین گرما به طور معقول بهتر منتقل می شود.

« کاربردها»

هدف از تبخیر ، تغلیط کردن یک ماده مشخص است و این نیازمند دستیابی برای اهداف متفاوت امروزی است . یکی از مهمترین کاربردهای تبخیر در صنعت نوشیدن و تغذیه است . بسیاری از مواد غذایی ساخته شده به مقادیری از زمان یا غذا کفایت می کنند که نیاز به درجه غلظت مخصوصی مانند قهوه طی مرحله تبخیر دارند . هم چنین آن به عنوان یک فرآیند خشک به کار می رود و می تواند در این روش در آزمایشگاه ها مورد استفاده قرار گیرد ، جایی که محافظت طولانی مدت یا تثبیت آن مورد نیاز است ( به عنوان مثال برای آنزیم ها) همچنین تبخیر به منظور بهبود حلال های پرهزینه مانند هگزان مورد استفاده قرار می گیرد. نمونه ی دیگر تبخیر در بهبود هیدروکسیدسدیم ، کرافت خمیری است . کاربرد مهم دیگر تبخیر برای شرکت های بزرگ ، کاهش هزینه ی نگهداری بیهوده است . به طور قانونی ، همه ی محصولات زائد باید در روش مناسبی بیرون ریخته شوند تا توسط سازمان محیط زیست حمایت شوند.

که این روش ها پر هزینه هستند. اگر بیشتر از ۹۸% از مواد زاید تبخیر شود، صنعت به شدت مقداری از سرمایه را کاهش می دهد که به نگهداری مواد زاید اختصاص داده می شود.

« مشکلات »

مشکلات تخصصی طی تبخیر رخ می دهد مخصوصاً هنگامی که فرآیند در صنعت تغذیه به کار رود . برخی تبخیر کننده ها نسبت به اختلاف در غلظت و محلول رقیق حساس هستند . این تبخیر کننده ها به دلیل کاهش جریان می تواند به طور غیر مؤثر عمل کنند . اگر تبخیر کننده مورد استفاده قرار گیرد ، پمپ یک تبخیر کننده ممکن است تغییر یابد و به شدت غلظت یک محلول را تغلیظ کند. از طرفی رسوب هنگامی رخ می دهد که رسوبات سخت از سطح ابزار گرمایی در تبخیر کننده ها مجزا شوند. در مواد غذایی ، پروتئین ها و پلی ساکاریدها رسوباتی تولید می شود که بازدهی انتقال گرمایی را کاهش می دهد.

همچنین حباب های ریز می توانند مشکلی را بوجود آورند ، هنگامی که حباب های فراوانی در زمان و بازدهی دخیل باشد زمانیکه مواد غذایی در حال کنسرو شدن هستند ، در آن عوامل ضد کفی به کاربرده میشود. اما فقط چند عامل می تواند مورد استفاده قرار گیرد. هم چنین فرسایش زمانی رخ می دهد که محلول های اسیدی مانند عصاره ی مرکبات تغلیظ شوند. و از طرفی آسیب سطحی باعث کاهش طول عمر تبخیر کننده ها می شود. علاوه بر این ، کیفیت و چاشنی غذا می تواند طی تبخیر از بین رود. در کل ، هنگامی که یک تبخیر کننده انتخاب می شود. فرآورده محصول به دقت و توجه فراوان نیاز دارد .

« کاربرد دریایی »

معمولاً کشتی های بزرگ ، گیاهان در حال تبخیر را حمل می کنند تا آب خالص را تولید کنند ، بنابراین کاهش تبخیر متکی بر فرآورده های کنار دریا است . کشتی های بخار باید قادر به تولید عصاره کیفیتی بالا باشند تا از سطوح آب بخار شده حفاظت کنند. کشتی های موتوری دیزلی اغلب گرمای اضافی را به عنوان یک منبع انرژی برای تولید آب خالص مورد استفاده قرار می دهند. در این سیستم ، آب سرد موتور از یک تبادل گرمایی عبور می کند تا زمانیکه آن توسط آب دریا غلیظ شده سرد شود ( آب شور) ، زیرا خنک سازی ( که به طور شیمیایی آب خالص است ) در دمای ۸۰-۱۰ درجه ی سانتی گراد رخ می دهد و این غیر ممکن است که یک بخار آب از آن ساطع شود مگر اینکه فشار لوله تبادل گرمایی کاهش یابد ، برای سرکوب این مشکل ، یک دفع کننده در آب دریا به کار می رود تا خلایی در لوله بوجود آورد. در این وضعیت ، تبخیر نسبی به پایان می رسد و بخار از یک بخار گیر عبور می کند . قبل از اینکه به بخش چگالنده برسد و سپس آب دریا در بخش چگالنده فشرده می شود تا بخار را به طور کافی خنک کند و آن را آماده تسریع کند. از این رو ، عصاره ی آب دریا در جایی که در آن مخزن های ذخیره سازی به هم فشرده می شود. در یک ناحیه جمع می شود.

اگر محتوی نمک ، مرز هشدار آن را افزایش دهد ، یک دستگاه نمک سنج محتوی نمک را کنترل و آن را به جریان عصاره از مخزن های ذخیره سازی منتقل می کند.

استریلیزه شدن بعد از تبخیر کردن به مرحله ی عمل در می آید . اغلب تبخیر کننده ها از نوع پوسته و تیوب ( مشهور به گیاه اطلس ) یا نوع دیگر ( مشهور به نوع طراحی شده توسط آلفالاوال ) هستند.

دما ، تولید و خلأ توسط تنظیم سرپوش هایی سیستم کنترل می شود. دمای آب دریا می تواند با فرآورده مداخله کند ، چنانچه می تواند نوساناتی در حمل موتور نیز ایجاد کند. به این دلیل تبخیر کننده ها به عنوان تغییرات دمای آب دریا تنظیم می شوند و بر روی هم بسته می شند وقتی کشتی یک مانور یا شگرد است .

کشتی های مخصوص مانند کشتی های کوچک و کشتی های مسافران برای اصول اسمزی در جهت محصول آب خالص به جای تبخیر کننده مورد استفاده قرار می گیرند . 

 

منبع : پدیدا بزرگترین مرجع علمی ایرانیان

ارسال نظر