رفتن به مطلب

پست های پیشنهاد شده

برای برج خشک کن مطلب زیر به دردتون می خوره؟

 

خشک کن ها

خشک کن های ثابت :

عملیات خشک کردن عموما" به دو صورت ناپیوسته (Batch) یا پیوسته و مداوم(Continuous) انجام می پذیرد . در فرآیند ناپیوسته معمولا" مقداری جسم جامد تر در مجاور جریان هوا قرار می گیرد و این جریان هوا باعث تبخیر آب جسم تر می گردد . درفرآیند مداوم معمولا" جسم تر و همینطور جریان گاز از داخل دستگاهی عبور می کنند و زمان اقامت کافی به آن جهت خشک شدن در دستگاه داده می شود . دستگاههایی که عمل خشک کردن را انجام می دهند با توجه به پارامترهای زیر انتخاب می شوند :

1- روش فرآیند ، پیوسته یا نا پیوسته بودن عملیات : در روش ناپیوسته دستگاه خشک کن با مواد مرطوب باردهی شده و در آن تا خشک شدن باقی می ماند ، سپس خالی شده و مجددا" با مواد مرطوب پر می شود . در خشک کن های مداوم به صورت پیوسته مواد و گاز خنک کننده وارد و خارج می شوند .

2- روش اعمال حرارت مورد نیاز برای تبخیر رطوبت : در خشک کن های مستقیم ، حرارت با تماس مستقیم ماه یا گاز داغ به آن منتقل می شود . در خشک کن های غیر مستقیم ، حرارت به طریق هدایت از سطح یا تشعشعات IR یا روشهای دیگر به جسم مرطوب رسیده و از گاز تنها برای حمل رطوبت خارج شده از جسم استفاده می کنند .

3- طبیعت ماده خشک شونده ، ما ممکن است جامد سختی مثل چوب باشد ، ماده نرمی مثل� پارچه و کاغذ یا جامد دانه ای شکل مثل مواد کریستالی ، خمیر غلیظ یا اسلاری (Slurry)� باشد . شکل فیزیکی ماده می تواند در تعیین نوع خشک کن موثر باشد

 

خشک کن های ناپیوسته :

این نوع خشک کن ها به مقدار زیادی به طبیعت ماده خشک شونده بستگی دارد . خشک کن های سینی دار که گاها" کابینی یا قفسه ای نیز گفته می شود برای خشک کردن جامداتی که بایستی روی سینی نگهداری شوند� از جمله مواد خمیری (کیک فیلتری) یا جامدات مشابه استفاده می شود. این دستگاه شامل یک کابین با تعدادی سینی می باشد که قابل خارج کردن ازآن می باشند . بعد از بارگذاری ، کابین بسته می شود و هوای گرم شده بین تعدادی از سینی ها جریان می یابد تا رطوبت موجود در جسم را تبخیر کند . گاز خنثی ، حتی بخار داغ به جای هوا می تواند استفاده شود ، زمانیکه مایع تبخیر شونده از جسم قابل اشتعال باشد . وقتی مواد به خشکی مورد نظر رسید ، کابین باز می شود و سینی ها با سینی های جدید عوض می شوند و عملیات مجددا " تکرار می شود .

مواد گرانولی، روی توری هایی به عمق کم ریخته می شوند به طوری که هوا یا گاز دیگر می تواند به آرامی از این بستر عبور کند. بدین طریق سریعتر جامد خشک خواهد شد. نوعی خشک کن که برای این منظور استفاده می شود خشک کن سیرکولاسیونی می باشد.

(Through- Circulation Drier) جامدات کریستالی و موادی که طبیعتا" دانه ای هستند مثل سیلیکاژل در این خشک کن ها به خوبی خشک می شوند. مواد خمیری نیز می توانند توسط یک اکسترودر به صورت گرانول درآمده و بدین طریق به راحتی خشک شوند.

مشکل عمده این نوع خشک کننده ها ناهمگونی میزان رطوبت در محصول نهایی خروجی از آن می باشد. این نیز به خاطر عدم یک نواختی جریان گاز در قسمتهای مختلف این خشک کن می باشد، که می بایست حتی الامکان از ایجاد مناطق مرده جلوگیری کرد. بنابراین با برقرارکردن سرعت بالا (3تا4متردرثانیه) در گاز می توان یک نواختی رطوبت در مناطق مختلف خشک کن را بالا برد.

 

خشک کن های غیرمستقیم :

خشک کن های قفسه ای تحت خلا": این دستگاه ها نیز مشابه خشک کن های سینی دار مستقیم ساخته می شوند با این تفاوت که از درب های درزگیری شده استفاده می شود تا بتواند خلاء ایجاد شده در خشک کن را نگهدارد. دراین خشک کن هوا یا گاز دیگری جریان نمی یابد. سینی های محتوی جامد روی قفسه هایی قرار می گیرند که توسط آب داغ یا بخار گرم می شوند و حرارت به طریق هدایت به جامد منتقل می گردد. بعد از بارگذاری و آب بندی ، هوای موجود در خشک کن توسط پمپ های خلاء یا اجکتور مکیده شده و بخار خروجی کندانس می شود. در نوع دیگری (Agitated Pan Dryer) از این خشک کن ها برای خشک کردن خمیرها و لجن ها از ظروف استوانه ای به قطر 1تا2متر و ارتفاع 30تا60 سانتیمتر که مجهز به همزن می باشند استفاده می شود که داخل کابین خلاء قرار می گیرند. این ظروف توسط ژاکت های حرارتی با آب داغ یا بخار گرم می شوند.

این خشک کن هاعمدتا" پرهزینه هستند و تنها در مواردی که می بایست ماده در دمای پایین و در غیاب هوا خشک شود استفاده می گردد. از جمله می توان به مواد دارویی اشاره کرد.

 

خشک کن های انجمادی (Freeze Drying) :

موادی که نمی توانند گرم شوند حتی تا دمای متوسط ، از جمله مواد غذایی یا دارویی ، می توانند با این روش خشک گردند. ماده تر در معرض هوای خیلی سرد قرار گرفته و منجمد می شود و سپس در اتاق خلاء قرار گرفته و رطوبت خارج شده توسط پمپ خلاء یا اجکتور به بیرون هدایت می شود.

 

خشک کن های مداوم (Continuous Drying):

این خشک کن ها با توجه به حجم محصول نسبتا" کوچک ، با دیگر دستگاههای موجود در فرایند شیمیایی تطابق بیشتری داشته و نیاز به ذخیره و انبار کردن قبل از خشک کن ندارند. محصول به دست آمده محتوی رطوبت یکنواخت تری است و هزینه به ازاء واحد وزن محصول نسبتا"کم است. شبیه خشک کن های ناپیوسته نوع خشک کن یا ساختار آن به شرایط ماده خشک شونده بستگی دارد.

در بسیاری از این خشک کن ها ، جسم جامد در خشک کن حرکت کرده و با جریان گاز تماس می یابد. حرکت جامد و جریان گاز ممکن است همسو، ناهمسو یا به صورت متقاطع باشد. در جریان های ناهمسو ، داغ ترین گاز در تماس با خشک ترین جامد قرار می گیرد ، به طوری که دمای جامد تا حد امکان به دمای گاز ورودی نزدیک می شود. این روش سریع ترین حالت خشک شدن (از دست رفتن رطوبت پیوندی ) را نتیجه خواهد داد و در مواردی باعث صدمه دیدن محصول خواهد شد. از طرفی جسم جامد مقدار زیادی از حرارت موجود در گاز را از خشک کن خارج می کند. در جریان های همسو ، جامد مرطوب با داغ ترین گاز مجاور می شود و جامد تنها تا دمای مرطوب گاز گرم خواهد شد و در این حالت حتی مواد حساس بر دما نیز می توانند بدون ایجاد اشکال خشک شوند. در جریان های موازی کنترل بیشتری روی میزان رطوبت محصول وجود دارد.

 

خشک کن های تونلی :

خشک کن های تونلی نسبتا" طویل می باشند که سینی های محتوی مواد خشک شونده روی واگن هایی قرار داده شده و از آن عبور می کنند. زمان اقامت در خشک کن بایستی به حد کافی طولانی باشد تا رطوبت به مقدار مورد نظر برسد. برای دمای نسبتا" پایین معمولا"از هوای گرم شده توسط بخار استفاده می شود و در دمای بالاتر و مخصوصا" مواردی که نیاز نیست محصول تمیز باشد از گازهای احتراق استفاده می گردد. در این خشک کن ها از هر دو جریان همسو و ناهمسو می توان استفاده کرد و در بعضی موارد روی دیواره های تونلی نیز فن هایی نصب می شود تا جریان بیشتری از گاز را ایجاد کنند. برای ایجاد راندمان حرارتی بالاتر معمولا" قسمتی از گاز های خروجی از تونل به آن برگردانده می شوند.

 

خشک کن های بشکه ای (Drum Drier) :

مواد سیال همچون محلول ها ، لجن (Slurries) و خمیرها می توانند روی خشک کن های غیر مستقیمی که به خشک کن های بشکه ای شناخته می شوند به رطوبت مورد نظر برسند. بشکه از داخل توسط بخار گرم شده و قسمتی از آن در حوضچه مواد خشک شونده غوطه ور می باشد. چرخش بشکه باعث ایجاد فیلمی از مواد شده و در چرخش کامل این فیلم خشک شده و از طرف دیگر توسط کاردکی فیلم برداشته می شود. معمولا" مواد خشک شونده واقع در حوضچه را در دمای جوش نگه می دارند تا سرعت تبخیر از روی درام سریع تر گردد.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

خشک کن پاششی :

 

این روش برای مواد غذایی مایع مثل شیر ، آبمیوه ، آب گوجه فرنگی و آب پنیر به کار می رود در این روش ماده غذایی در دستگاه تبخیر کننده تغلیظ و سپس توسط یک اتو مایزر به صورت پودر به داخل خشک کن پاشیده می شود و از قسمت پایین هوای گرم با ذرات ماده غذایی برخورد نموده و رطوبت را از ماده غذایی جدا می کند . در این سیستم مایعی که قبلا تا حدودی تغلیظ گردیده است تحت اثر فشار به درون محفظه ای که دارای هوای داغ است به صورت ذرات بسیار ریز پاشیده می شود .

dryer.jpg

درجه حرارت دستگاه معمولا از 300 درجه سانتی گراد تجاوز نمی کند و قطر ذرات نیز ممکن است بین 10 الی 250 میکرون باشد .عمل خشک کردن فقط در چند ثانیه صورت می گیرد . پس آسیب حرارتی نداریم . عمل پودر کردن و تبدیل به ذرات ریز شدن مواد غذایی با استفاده از تجهیزاتی به نام اتو مایزر صورت می گیرد . در spray draer این احتمال وجود دارد که هوایی که از برج خشک کننده خارج می شود حاوی مقداری از مواد غذایی خشک شده باشد پس میتوان آن را وارد سیکلون کرد . ذرات خشک مواد غذایی به دیواره داخلی سیکلون برخورد کرده و انرژی خود را از دست می دهد و در قسمت تحتانی آن جمع می شود . راهی برای افزایش میزان بازیافت می توان هوای خروجی از سیکلون شماره 1 وارد سیکلون شماره 2 گردد .

توصیف فرایند ها

مایع به بالای محفظه خشک توسط یک تلمبه حفره پیش برنده ، تلمبه زده می شود . که یک جریان خیلی آهسته و جریان ثابتی را فراهم می کند . این جریان توسط دو افشانک سیال اسپری می شود و به یک محفظه خشک وارد می شود هوای داغ به داخل حفره ها به سوی محفظه ها وزیده می شود که باعث تبخیر از رطوبت سطح می شود . رطوبت لازم در ذره ها در زمان تبخیر شده است ذره به نقطه تخلیه در پایه مخروط می افتد . در این ترکیب ، دما هرگز از دمای ترموتر هوای اگزوز فراتر نخواهد رفت زیرا یک هواکش در مرکز گریز ، کنترل را بروی شاخابه جریان هوا انجام می دهدو دمای شاخابه به وسیله استفاده از یک کنترل کننده در سه دوره تلفیق با یک گرم کن الکتریکی تنظیم می شود .

C-141.gif

یک هواکش سریع متغیر ، هوا را از محفظه توسط یک جدا کننده گرد بار بیرون می کشد این سیستم هواکش فشاری کششی ،یک انعطاف پذیری را جهت عملکرد محفظه در فشار های متغیر با زمان فراهم می نماید . جمع آوری دو پودر یکی در پایین محفظه اصلی و دیگری روی جدا کننده گرد بار جمع می شود . این خصوصیات به اجزا در سایز های مختلف این اجازه را می دهد که هم زمان با هم و جداگانه عمل جمع آوری را انجام دهند . بیرون آوردن رطوبت نسبی هوا می تواند ارزیابی و کنترل شود بنابراین به سیستم اجازه میدهد که در سطح ) ( RHاجرا شود . افشانک یک مخلوط خارجی با دو سیال می باشد . هوای فشرده به سمت جریان روان هدایت می شود . دهانه این نوع از افشانک از نوع تک سیال بزرگتر است بنابراین جهت اسپری کردن محصولات چسبنده تر مناسب است حتی محصولاتی مانند جامدات .

C14-2.gif

Rogers Spray Drying Process

ترکیب اسپری خشک شونده پیشخوان جاری

اسپری خشک کننده FT8O به عنوان استاندارد با دو افشانک و شیلنگ افشانک یکی برای جاری شرکت و یکی برای جاری پیشخوان تهیه شده است . در ترکیب پیشخوان جاری ، افشانک در پایین محفظه قرار گرفته و به سمت بالا در جریان هوای گرم پاشیده شده است .

LimeSprayDryerSystem.jpg

ملحقات خنک کننده طبقه سیال :

یک ملحقات اختیاری جهت فراهم کردن خنک کننده نهایی از اسپری پودر خشک شده در یک طبقه سیال استفاده می شود . این مشخصه خصوصا در هنگام خشک کردن پودر ها شامل پودر های بی فایده به عنوان مجموعه سیال مفید می باشند .

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

جهت دیدن مطالب تکمیلی به لینک زیر مراجعه شود :

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

مقالات موجود تو سایت

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.
هم احتمالا به دردتون می خوره.

مثله:

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

مقدمه تئوری :

خشککن دوار شامل یک استوانهای است که در جهت مناسب میچرخد و به طور معمول با افق زاویة کمی دارد.

طول استوانه 4 تا بیش از 10 برابر قطرش میباشد که ممکن است از 3/0 تا 3 متر تغییر کند. مواد جامد تغذیه شده به انتهای هر سیلندر وارد میشود و به واسطة سه خاصیت چرخشی، اختلاف ارتفاع و شیب استوانه، محصول تمام شده از قسمت دیگر تغذیه میکنند.

خشکنهای دوار به سه گروه تقسیم میشوند: 1) مستقیم 2) غیرمستقیم، مستقیم

3) غیرمستقیم

روش مستقیم روشی است که وقتی تبادل مستقیم حرارت بین جریان مواد جامد صورت میگیرد موچب افزایش یا کاهش دمای جامدات میشود و روش غیرمستقیم روشی است که گرمای ملایم جدا شده از برخورد فیزیکی مواد جامد با دیوار یا لوله فلزی باشد.

خشککن دوار:یکی از مهمترین خشککنهایی است که برای خشک کردن مواد جامد گرانول که میتوانند جریان آزاد داشته باشند و در اثر پاشیدن و به هم خوردن عمل خرد شدن قابل ملاحظهای صورت نگیرد.

اگر خشک کن دوار مجهز به دستگاه مخصوصی که کیکهای جامد را میشکنند باشند، میتوانند مواد خیلی چسبنده را هم به خوبی خشک کنند. در مورد خشک کردن مایعات غلیظ، مواد گلی شکل، مواد خیلی چسبنده و صمغی و موادی که به کندی خشک میشوند مناسب نمیباشند به علاوه مواد گوگردی و یا مواد سبکی که به راحتی توسط جریان هوا حمل میشوند. خشککنهای دوار برای خشککردن کودهای شیمیایی از قبیل سولفات، فسفات، و نیترات آلونیوم و نمکهای پتاسیم، همچنین موادی مانند مواد معدنی، شن، سنگ آهک، خاک رس ....

زمان خشک شدن در این خشک کنها معمولاً بین 5 دقیقه تا 1 ساعت و ظرفیت آنها بین چند صد کیلوگرم تا چند صدتن تغییر میکند.

ساختمان شماتیک یک خشککن دوار:

یک خشککن دوار شامل یک پوسته استوانهای چرخنده به صورت افقی و با کمی شیب به سمت قسمت خروجی خوراک میباشد. خوراک مرطوب از یک انتهای استوانه وارد و از انتهای دیگر محصول خشک شده خارج میشود، هنگامیکه استوانه میچرخد پردههای بالا برنده مواد جامد را بالا میبرند و به داخل هوای داغ در حال جریان میپاشند و درنتیجه سطح مواد جامد به طور کامل در معرض هوای داغ قرار گرفته و عمل خشک شدن به طور مؤثرتری انجام میگیرد. در محل ورود خوراک چند پره مارپیچی قرار دارد که به جلو راندن خوراک کمک میکند تا به پردههای اصلی برسد.

در محیطهای مرطوب لازم است که هوای خنک ورودی تا حدی رطوبت زدایی شود که این کار را میتوان توسط برج جذب و درمجاورت کلسیم کلراید انجام داد. دستگاههای فرعی این خشک کن عبارتند از: گرم کن هوا با شعله مستقیم و یا غیرمستقیم، کانال تنظیم کردن مقدار هوا، دستگاه جمعآوری غبارات و فنها، همچنین یک سیستم نوار نقاله برای انتقال ذرات ورودی و خروجی در بعضی موارد به یک سیستم اتوماتیک چکشی نیاز است تا موادی را که روی بالا برنده به صورت کیک قرار میگیرند خرد کند.

97084557rot3.gif

تئوری خشککنهای دوار:

اگر انتقال حرارت مستقیماً از فاز گاز به فاز جامد صورت گیرد آن را از نوع حرارت مستقیم و اگر انتقال حرارت از لولههای بخار به مواد جامد انجام گیرد آنرا از نوع حرارت غیرمستقیم گویند. در صورتی که جهت جریان فاز گاز و فاز جامد هم جهت لاشند آنرا فواری واگر مخالف جهت هم باشند آنرامتقابل گویند. براین اساس خشککنهای دوار به چهار گروه زیر تقسیم میشوند.

حرارت مستقیم، جریان متقابل:

برای موادی که باید تا دمای بالاتر گرم شوند مانند مواد معدنی، شن، سنگ آهک، خاک رس و غیره از جریان مستقیم گاز داغ استفاده میشود. برای موادی که نباید تا دمای خیلی بالاتری گرم شوند مانند سولفات آلومینوم و شکر و محصولات کریستالی مواد شیمیایی، از هوای گرم استفاده میشود.

2) حرارت مستقیم، جریان فواری:

مواد جامدی که از آلوده شدن آن با گاز احتراق نگران نیستیم ولی باید تا دمای بالا گرم نشوند مانند سولفید آهن، سنگ گچ و مواد آلی مانند ذغال سنگ احیا نشده و مواد کشاورزی، باید در خشککن موازی خنک شوند.

3)حرارت غیرمستقیم، جریان متقابل:

موادی نظیر پیگمانهای سفید که باید تا درجه حرارت بالا گرم شوند ولی در تماس با گاز نیابد باشند. ممکن است ساختمان خشککن انتخاب شده از آجر نسوز ساخته شده باشد و به وسیله بخار داغ کاملاً احاطه شده باشد. در این حالت دبی جریان هوا را در مینیمم مقدار خود نگه میداریم زیرا در این حالت حرارت بوسیلة هدایت از پوسته و یا لولههای مرکزی اعمل میشود.

4) نوع مستقیم – غیرمستقیم:

این خشککن اقتصادی تر از خشککن مستقیم میباشد و ممکن است برای موادی که در درجه حرارت بالا خشک میشوند با استفاده از لوله بخار بکار گرفته شوند. به عنوان مثال هوای داغ با درجه حرارت 1200 تا of 1400 آنرا ترک کرده و وارد فضای حلقه مانند شده و در تماس با ماده جامد قرار میگیرد . در دمای 140 تاfo170 آنرا ترک میکنند. زغال سنگ خام کلاً به این روش خشک می­شوند بدون آنکه مشتعل شوند و یا گرد و غبار آنها محترق شوند. قطر تقریبی این خشک کن تنها از 3 الی 10 (فوت) و طول آنها از 2 الی 100 فوت تغییر میکند.

خشککن دوار مستقیم:این نوع خشک کن معمولاً شامل یک استوانه فلزی ساده بود و برای درجه حرارتهای پایین و یا متوسط مناسب میباشد. برای درجه حرارتهای عملیاتی که در حد پایین میباشد از فلزات با خواص مناسب آن را ساختهاند.

خشککن لوله بخار غیرمستقیم:این نوع خشککن شامل یک استوانه ساده است که مجهز به یک، دو و یا سه ردیف لوله میباشد ودر هنگام عملیات حاوی سیال حرارتی است و در داخل استوانه به صورت طولی نصب شدهاند. این نوع برای خشککنهایی که دارای درجه حرارت بخار (سیال حرارتی) هستند مناسب میباشد و برای خشک کردن موادی که به آلودگی حساس هستند و نباید در تماس با گاز احتراق باشند کاربرد دارد.

خشککن کرکردهای:در این خشککن گاز در داخل بسته سیر لوله میشود و مانند خشککنهای دوار مستقیم برای درجه حرارتهای پایین و متوسط مناسب است.

خشککن مستقیم کرکرهای:هوای داغ (یا هوای سرد) ازمیان کرکرهها به داخل استوانه دوار دو جداره دویده میشوند و از لای کرکرهها عبور کرده و به داخل بستر مواد جامد دمیده میشود و در این حال استوانه یا شل میچرخد وجود پرههای کرکرهای مانند باعث میشود که هوای داغ به صورت یکنواخت به بستر مواد جامد رسیده و عمل انتقال حرارت و جرم بهتر صورت گیرد.

خشککن دوار غیرمستقیم لوله بخار:لولههای بخار گرم کننده به صورت قرینهوار و متحدالمرکز در یک دو و یا سه ردیف نصب شدهاند و همراه استوانه خشک کن میچرخند این لولههای بخارممکن است از نوع لولة ساده باشند که بخار در طول آن ضمن حرارت دادن کندانس شده و این آب کندانس شده از طریق تله بخار دفع میشود.

(تله بخار دارای این خاصیت هست که مایع را اجازه میدهد که از آن عبور کرده و خارج شود ولی از خارج شدن فاز گازی ممانعت میکند.) هوایی که از خشککن خارج میشود خارج میشود تقریباً نزدیک به اشباع است زیرا مقدار هوایی که در این خشککن لازم است، معمولاً خیلی کمتر از مقدار هوای مصرفی در خشککنهای نوع مستقیم است.

بخار داغ وارد لولهها شده و پس از کندانس شدن از آن خارج میشود. جسم خشک شده از درون روزنههایی که در شل قرار دارند خارج میشود. این روزنهها دارای دیوارههایی هستند که باعث میشود عمق بستر در داخل شل همیشه به اندازه کافی باقی بماند. این خشککنها به ویژه برای خشک کردن موادی مناسب است که زمان خشک کردن با شدت نزولی انها طولانی بوده و بتوان آنها را در زمانی نسبتاً طولانی در یک دمای ثابت نگه داشت. دوران شل در ضمن اینکه موجب هم زدن مواد بستر شده و از ایجاد کیک جلوگیری میکند، باعث سهولت جریان بخار آب نیز خواهند شد و به دلیل اتلاف حرارتی پایین جریان هوای خروجی، راندمان بالاست این خشککن برای موادی که نسبت به حرارت حساس هستند مناسب است. زیرا که درجه حرارت ماکزیمم دقیقاً قابل کنترل میباشد و این دما توسط دمای عامل گرم کننده (بخار) کنترل میشود.

در این نوع خشککنها معمولاً خوراک مرطوب از طریق انتقال دهنده مارپیچی و یا ریزشی به داخل خشککن وارد میشود و در خشککنهای معمولی، محصول خشک شده در انتهای استوانه از لابه لای لوله های بخار به بیرون ریخته میشود. بااین کار همچنین هوای استفاده شده جهت خشک کردن و دیگر گازهای موجود ازداخل خشککن خارج میشود. به دلایل زیاد جهت جریان کاز و مواد جامد متقابل میباشد.

محاسبه قطر خشککن

بادرنظر گرفتن روش چگونگی عملیات و میزان رطوبت قابل قبول برای محصول و دمای هوای خروجی مقدار هوای لازم و دمای ورودی آن موازنه جرم و حرارت مشخص میشود. سرعت هوا نبایستی خیلی زیاد باشد، زیرا در این صورت مواد جامد بیش از اندازه منتقل میشوند. برای مواد زبر و درشت (Coarse) تجربیات عملی مشخص کرده سرعت متوسطی برابر 5/2 برای هوای خروجی لازم است. برای مواد زیر (پودری) سرعت خیلی کمتری لازم ایت. یک روش تجربی برای محاسبه سرعت هوا، برابر گرفتن آن با نصف سرعت حد سقوط آزاد کوچکترین ذرات موجود در محصول است. سطح مقطع و قطر خشککن را با این فرض که سطح مؤثر برای جریان هوا 85% سطح کل است میتوان محاسبه نمود.

محاسبه طول خشککن :

اگر زمان خشک شدن را به طریقی بتوان تعیین نمود (در یک واحد خشککن موجود و یا در آزمایشگاه در تحت شرایطی که در خشک اصلی موجود است) این زمان برای طراحی مکانیکی خشککنی که در زمان اقامت مواد درآن، مقدار کمی از زمان خشک شدن بیشتر باشد مورد استفاده قرار میگیرد. رابطهای که میتوان از آن استفاده نمود قبلاً ذکر شده است. مسئله مهم در ایفا یکسان بودن شرایط در خشککن آزمایشگاهی و خشککن اصلی است و این بدان معنی است که زمان خشک شدن میبایستی از روی یک خشککن مقیاس صنعتی و با یک طرح بزرگ نیمه صنعتی تعیین شده باشد.

محاسبه طول خشککن مسئله ای است که تواماً با انتقال جرم و انتقال حرارت مربوط

میشود. روش محاسبه بعداً میآوریم. کل تغییرات مقدار زپرطوبت خوراک در خشککن به تعداد مناسبی تقسیم میشود. این تقسیمها شامل مراحل پیش گرم نمودن خوراک (که خوراک را به دمای حباب مربوط میرساند) و مرحله خشک شدن با شدت ثابت و بقیه تقسیمات (6 تا 10 قسمت) مربوط به مرحله خشک شدن با شدت نزولی میشود. اگر محاسبات با استفاده از کامپیوتر انجام شود میتوان تعداد تقسیمات را زیاد نمود و دقت محاسبات را افزایش نمود. طراح یک خشککن باید هر طراحی را با یک مسئله مجزا و منفرد بداند، طرحهای دیگران تنها میتواند، راهنمایی برای طراحی او باشد.

دمای خوراک و دمای هوا و دمای حباب مرطوب معلوم است انگاه طول قسمت پیش گرم نمودن خوراک و رساندن خوراک به دمای حباب و قسمت خشک شدن با شدت ثابت با استفاده از ضرائب انتقال حرارت محاسبه میشود (فرض میشود که در قسمت پیش گرم نمودن خوراک، خشک شدن صورت نمیگیرد) برای محاسیه طول قسمتی از خشککن که درآن خشک شدن با شدت نزولی صورت می­گیرد، ضریب انتقال جرم درواحد طول، بر حسب تابع از مقدار رطوبت لازم است. ضریب انتقال حرارت درسرتاسر خشککن را میتوانیم ثابت فرض کنیم. شاید بهتر باشد نخست زمان خشک شدن تخمین زده شود و آنگاه طول خشک کن برای تامین زمان فوق محاسبه شود. این روش محاسبه اساساً مشابه روش قبل است با این تفاوت که مراحل محاسباتی آن متفاوت است.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

استخراج مایع مایع

 

چکیده :

برایانجام استخراج محلول را در قیف جدا کننده میریزند (توجه کنید شیر بستهباشد) و به آن مقداری حلال استخراجی اضافه میکنند (قیف نباید بیش از سهچهارم پر شود). دهانه بالای قیف جدا کننده را با در لاستیکی یا سنباده ایکه اکثر قیفها دارا هستند میبندند. هنگام تکان دادن قیف آنرا به نحو بهخصوصی نگاه میدارند.

قیفو محتویات آنرا به شدت تکان میدهند تا دو مایع غیر قابل اختلاط تا حد ممکنبا هم تماس

پیدا کنند. منظور از این تکان آن است که سطح تماس دو حلالافزایش بیشتری یابد تا جسم در

زمان نسبتا کمتری در بین آنها پخش شود و بهحالت تعادل برسد. باید هر چند ثانیه قیف را

برگرداند (شیر به طرف بالا) وبا احتیاط شیر آنرا باز کرد تا گاز قیف خارج شود و فشاری که

در آن ایجادشده از بین برود. این عمل مخصوصا وقتی حلالی با نقطه جوش کم به کار میرودو

یا یک محلول اسیدی با سدیم بی کربنات استخراج میشود (گازCO2آزاد میشود) اهمیت پیدا

میکند. در صورتی که این کار انجام نشود ممکن استدر قیف و محتویات آن به شدت به بیرون

بپرد. پس از تکان دادن کافی (حدود 2دقیقه تکان شدید) برای آخرین بار گاز قیف را خارج

میکنند و آنرا در رویحلقه ای قرار میدهند و میگذارند تا لایه ها از هم جدا شوند. پس از آن

لایهپایینی را به دقت از راه شیر به داخل ظرفی ریخته و دو لایه مایع را از همجدا میکنند.

قاعدتالایه ها طوری جدا میشوند که حلال سنگینتر در قسمت پایین قرار میگیرد. بنابراین،

آگاهی از دانسیته حلالهای مصرفی برای تشخیص لایه ها مفید است. با وجود این، این تشخیص

بدون خطا نیست زیرا ممکن است ماهیت و غلظت جسم حلشده طوری باشد که دانسیته نسبی

دو حلال را معکوس کند .

گزارش كار روش هاي پيوسته و نا پيوسته در استخراج مايع – مايع:

استخراجروشی است برای جداسازی که مستلزم انتقال جسمی از یک فاز به فاز دیگرمیباشد.

در بعضی مواقع لازم است برای بازیابی یک جسم آلی از محلول آبی ازراههایی غیر از تقطیر

استفاده شود. یکی از این راهها تماس دادن محلول آبیبا یک حلال غیر قابل امتزاج با آب است.

اگر حلال خاصیت جداسازی را داشتهباشد بیشتر مواد آلی از لایه آبی به حلال آلی (حلال غیر

قابل امتزاج باآب) انتقال پیدا میکند. روش استخراج مایع – مایع در جدا کردن ترکیبهای آلیاز

مخلوط مصرف بسیار زیادی دارد. یکی از خواص حلال که برای استخراج به کاربرده میشود

این است که قابلیت حل شدن آن در آب و یا هرماده دیگری که جسمآلی را در خود حل کرده کم

باشد و یا بهتر از آن اینکه اصلا حل نشود. همچنین باید فرار باشد تا براحتی بتوان آنرا از

ترکیب یا ترکیبات آلیاستخراج شده، تقطیر نمود. با توجه به مطالب فوق جسم استخراج شونده

باید درحلال استخراج کننده به خوبی حل شود و قابلیت انحلال در این حلال خیلیبیشتر از آب

باشد. ضمنا حلال استخراج کننده هیچ نوع واکنشی با آب یا موادقابل استخراج نباید بدهد.

مهمترین حلالی که در استخراج به کار گرفته میشوددی اتیل اتر است که توانائی حل کردن

تعداد زیادی از ترکیبات را در خوددارد. دی اتیل اتر نسبت به اکثر ترکیبات بی اثر بوده و به

راحتی به وسیلهیک تقطیر ساده از مخلوط بازیابی میشود. اما اشکال مهم آن این است که

آتشگیر بوده و خیلی زود در هوا محترق میشود.

از نظر کمی پخش یک جسم بین دو حلال غیر قابل امتزاج را بر حسب ضریب پخش (ضریب

تفکیک)Kبیان میکنند.

غلظتAدر حلالS'/ غلظتAدر حلالS= K

بدیهی است برای این کهAدر یکی از دو مایع غیر قابل اختلاط کاملا حل شود، باید مقدار

Kبینهایت یا صفر باشد. عملا هیچ یک از این دومقدار به دست نمی آیدبا این حال تا زمانی که

مقدارKبزرگتر از 1 و حجم حلالSبرابر یا بزرگتر از حلالS'باشد مقدارجسم در حلال

Sبیشتر خواهد بود.

یکی دیگر از نتایج قانون پخش (معادله بالا) این است که چنانچه برای جدا کردن جسم از محلول

آن درS'باید جمعا حجم معینی از حلالSبه کار رود، میتوان نشان داد که انجام چند استخراج

متوالی با قسمتهایی ازآن حجم بهتر از یک استخراج با تمام آن حجم است. مثلا در استخراج

محلول آبیبوتیریک اسید، مقدار اسیدی که به کمک دو استخراج متوالی با قسمتهای 50میلی

لیتری اتر به دست می آید، بیشتر ازاسیدیاست که به کمک یک استخراجبا 100 میلی لیتر اتر

خارج میشود. با این حال سه استخراج متوالی باقسمتهای 33 میلی لیتری بهتر خواهد بود. با این

حال حدی وجود دارد که بعداز آن دیگر استخراج اضافی بازده قابل ملاحظه ای نداد. ضمنا

واضح است هرچهضریب پخش بزرگتر باشد تعداد استخراج مکرری که برای جدا کردن کامل

جسم لازماست کمتر میشود

هنگامانتخاب حلال جهت استخراج یک جزء از محلول باید چند اصل کلی را به خاطرسپرد.

(1)حلال استخراج با حلال محلول اصلی باید غیر قابل اختلاط باشند.

(2)حلال انتخابی باید برای جزء مورد نظر مناسبترین ضریب پخش و برایناخالصیها یا اجزای دیگر ضرایب نامناسبی داشته باشد.

(3) حلال انتخابیباید مانند تبلور مجدد از نظر شیمیایی با اجزای مخلوط، واکنش نامناسبیندهد

(4)پس از استخراج باید بتوان حلال را به آسانی از جسم حل شده جداکرد. معمولا حلال را با تقطیر جدا میکنن.

هنگامی که یکی از حلالها آب باشد، ضرایب پخش اسیدها و بازهای آلی به مقدار زیادی تحت تاثیر pH قرار میگیرد. اسید آلی که در pH برابر با ۷ در آب نامحلول باشد ممکن است در محلول آبی رقیق سدیم هیدروکسید یا سدیم بی کربنات کاملا حل شود. در چنین حالی خروج پروتون از اسید، باز مزدوج مربوط را ایجاد میکند و این باز به علت خاصیت یونی خود در آب که حلالی قطبی است بیشتر حل میشود.

 

 

به همین روش باز آلی که در pH برابر با ۷ در آب نامحلول باشد، ممکن است در محیط اسیدی (pH کمتر از 7) مانند کلریدریک اسید کاملا حل شود. در این حالت افزایش حلالیت به علت پروتوندار شدن باز آلی به وسیله اسید آبی و ایجاد اسید مزدوج قطبی است که در آب بیشتر محلول است.

 

 

بنابر این اسیدها و بازهای آلی را میتوان به طور انتخابی از حلالهای آلی غیر قطبی مانند اتر، دی کلرومتان، بنزن و غیره به کمک استخراج با محلول آبی که pH مناسبی داشته باشد جدا کرد. با خنثی کردن محلول آبی میتوان اسید یا باز آلی اولیه را دوباره از آن به دست آورد. افزایش باز آبی به محلول اسیدی باعث ازاد شدن باز آلی میشود، در حالی که افزایش اسید آبی به محلول بازی، اسید آلی را آزاد میکند.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

برج آکنده

چکیده:

در دستگاههای برج آکنده، مایع و گاز با هم در تماس مداوم هستند. برای ایجاد سطح تماس بیشتر، داخل برج را از پرکنها پر می کنند، مایع نیز از بالای برج وارد می شود و در اثر عبور از روی پرکنها سبب ایجاد سطح تماس زیری بین دو فاز می شود. ساختار پرکنها باید طوری باشد که نسبت سطح خارجی آن به حجمی که اشغال می کند بزرگ باشد تا در کمترین حجم، بیشترین سطح تماس را ایجاد کند.دستگاه مورد استفاده در اینجا از نوع تصفیه ناپیوسته است. چهار هیتر به مخزن برج متصل هستند که در پایین آن قرار گرفته اند و آن را گرم می کنند. ارتفاع پرکنها ft6 و قطر داخلی برج in 3 می باشد. بخار پس از عبور از داخل برج به کندانسور می رسد و پس از مایع شدن ، به حالت total reflux به برج وارد می شود. به این ترتیب ، مایعی که از بالا وارد می شود با بخاری که به سمت بالا در حرکت است تماس پیدا می کند. مایع برگشتی از یک splitter box که برای تقسیم مایع برگشتی به برج به کار می رود ، می گذرد. در این دستگاه مخلوط آب و الکل وجود دارد، که در انتها غلظت الکل در بالای برج 79% و در پایین برج به 40% می رسد. نمونه برداری زمانی انجام می شود که دستگاه به حالت steady state رسیده باشد. زمان پر شدن بشر در بالای برج 7 ثانیه و در پایین برج 13 ثانیه خواهد بود.

 

مقدمه تئوری :

در جذب گاز، یک بخار انحلال پذیر به کمک مایعی که گاز حل شونده در آن کم و بیش انحلال پذیر است، از مخلوط آن با یک گاز بی اثر جدا می شود. که به عنوان مثال می توان شستشوی آمونیاک را از مخلوط آمونیاک- هوا مثال زد. ماده حل شده را به روش تقطیر از مایع بازیابی می کنند و مایع جذب شده را می توان دور ریخت یا مجدداً استفاده کرد و متعاقباً گاهی این ماده حل شده را ضمن تماس مایع با گاز بی اثر از مایع جدا کرد که چنین عملیاتی را معکوس جذب یا واجذبی می نامند، اما به طور کلی این فرآیند بیشتر جهت بازیابی و یا جداسازی حل شونده ها استفاده می شود، اما تفکیک حل شونده ها از یکدیگر توسط فرآیند تقطیر صورت می گیرد. حال به سراغ دستگاه متداولی که بیشتر در جذب گاز و برخی عملیات دیگر کاربرد فراوان دارد می رویم.

برج آکنده که نمونه آن در شکل نمایان است مشتمل به یک ستون استوانه ای یا برج است که خود این بخش در برگیرنده: ورودی گاز و فضای توزیع در پائین، ورودی مایع و توزیع کننده در بالا، خروجی گاز و مایع به ترتیب در بالا و پائین، و توده ای از مواد جامد بی اثر موسوم به آکنه که وزن آنها را یک صفحه تحمل می کند، می باشد.

این برج ها معمولاً با یک جریان ناهمسوی سیال عمل می کنند. در موردی که فاز های مایع و بخار موجود باشند، مایع درون ستون به صورت لایه نازکی بر روی پر کن ها( Packing ) پخش می شود و به پائین می آید و بخارات از درون فضای بین پرکنها صعود می کنند. بدین طریق سطح برخورد وسیعی برای مایع و بخار فراهم می شود و عملیات انتقال جرم به طور موثر صورت می گیرد.

 

انواع پرکنها :

تعداد انواع گونه های پرکنها بیشتر به منظور دستیابی به برخورد موثر بین دو فاز سیالات وجود دارند، این گونه ها معمولاً به دو نوع کلی منظم ( Stacked packing ) و غیر منظم ( Random packing ) طبقه بندی می شوند. منظم بودن یا غیر منظم بودن آنها تنها به داشتن شکل و ساختار هندسی آنها بستگی ندارد، آکنه های غیر منظم در عملیات صنعتی کاربرد فراوان دارند.

موادی که به طور تصادفی و بی قاعده درون برج ریخته می شوند،آنهایی که باید به صورت دستی چیده شودوآنهایی که ساختار یا ترتیب منظمی دارند. بعد اصلی آکنه های ریخته شده ( به صورت غیر منظم ) 6 تا 75 میلی متر ( 4/1 تا 8/3 اینچ ) است و از آکنه های کوچکتر عمدتاً در ستونهای آزمایشگاهی یا نیمه صنعتی استفاده می شود.

آکنه های نامنظم از مواد بی اثر ارزان مانند سفال، چینی یا انواع پلاستیکها ساخته می شوند. و گاه از حلقه های فلزی فولادی یا آلومینیومی با دیواره نازک استفاده می شود. با منظم یا تو خالی ساختن واحدهای آکنه می توان، فضای خالی برای عبور گسترده ی سیالات را فراهم کرد. این آکنه ها پس از درگیر شدن با یکدیگر ساختارهای بازی با تخلخل یا کسر خالی 60 تا 90 درصد را ایجاد می کنند.

آکنه های منظم اولیه از توری های سیمی ساخته می شدند، اما بعدها انواع سوراخ دار موج دار ساخته شدند و صفحات مجاور طوری مرتب شده بودند که مایع به راحتی روی سطح آن پخش می شد، در حالی که بخار از میان مجراهای تشکیل شده توسط موج ها عبور می کرد. زاویه ی مجراها با افق 45 درجه است، جهت این زاویه در صفحات متوالی به صورت یک در میان تغییر می کند. ضخامت هر لایه به چند اینچ می رسد. آکنه های اختصاصی گوناگون از نظر اندازه و آرایش موج ها و کار انجام شده بر روی سطح تفاوت دارند.

برای طراحی یک برج پرشده باید به عوامل مکانیکی نظیر افت فشار، ظرفیت جریان و بار گذاری توجه فراوان نمود، با این مختصر مقدمه ویژگیهای یک پرکن مناسب را بیان می کنیم.

1- ظرفیت بالا: پرکنها باید امکان شدت جریان زیاد بدون ایجاد افت فشار و تجمع مایع در برج را برای سیال فراهم کنند. به علت وجود پدیده ی طغیان با حمل مایع به خارج از برج که توسط بخار می تواند در سرعت های بالاتر از سرعت مجاز سیال صورت پذیرد در ظرفیت های بالا وجود سطح آزاد وسیع ضروری است.

2- افت فشار کم: به دلیل اینکه افت فشار درون پرکنها تابع مستقیمی از سرعت سیالات است، باید فضای خالی مناسب بین پرکنها ایجاد شود تا فشار را در جهت حداقل افت عبور دهد.

3- وزن و ماندگاری کم مایع: میزان بارگذاری و وزن ستون استوانه ای، در صورتیکه وزن پرکنها و مایع مانده در برج کم باشد، کم خواهد بود. البته ماندگاری مایع باید مقداری باشد که نیروی محرکه موثری برای انتقال جرم فراهم شود.

4- بزرگ بودن سطح فعال به ازای واحد حجم: به منظور افزایش کارایی، پرکنها باید سطح برخورد وسیعی را بین دو فاز سیال فراهم کنند. این امر با استفاده از پرکنهایی با شکل های نا منظم، که توزیع گسترده مایع را روی سطحی که در تماس مستقیم با سیال دوم است انجام می دهند،تحقق می یابد.

5- حجم آزاد و وسیع به ازای واحد حجم کل: این ویژگی زمانی اهمیت می یابد که برای انجام واکنش های شیمیایی در فاز گاز، به مدت زمان خاصی نیاز باشد، مانند اکسیداسیون اسید نیتریک توسط جذب دی اکسید نیتروژن در یک محلول آبی.

6- سایر عوامل: هزینه پائین، مقاومت بالا در برابر سائیدگی، خوردگی و عمر طولانی و سازگار بودن پرکنها با سطح داخلی برج.

 

- بررسی افت فشار:

عوامل اولیه که بر روی افت فشار در برج های پرشده موثر است:

1- شدت جریان سیالات.

2- دانسیته و ویسکوزیته سیالات.

3- اندازه، شکل، جهت گیری و سطح ذرات پرکن.

تغییرات دما و نرخ جذب:

وقتی که گاز غنی وارد یک برج جذب می شود، دمای برج به مقدار قابل توجهی از پائین به بالا تغییر می کند. گرمای جذب ماده ی حل شده دمای محلول را افزایش می دهد، ولی تبخیر حلال سبب کاهش دما می شود. معمولاً اثر کلی این دو عامل افزایش دمای مایع است، اما گاه دما در نزدیکی پائین برج از مقدار بیشینه ای می گذرد. شکل نیمرخ دما به سرعت جذب ماده ی حل شده، تبخیر یا چگالش حلال، و انتقال گرمای بین فازها بستگی دارد. برای به دست آوردن نیمرخ دقیق دمای مایع و گاز محاسبات طولانی مورد نیاز است. وقتی که دمای گاز ورودی به دمای خروجی مایع نزدیک باشد و گاز ورودی سیر شده باشد، تبخیر حلال تاثیر کمی دارد و افزایش دمای مایع تقریباً متناسب با مقدار ماده ی حل شده جذب شده است.

برج های آکنده استوانه های عمودی هستند که از دانه ها و قطعاتی به نام آکنه که دارای سطح نسبتاً زیادی است پر می شوند. این برج ها جهت ایجاد تماس پیوسته بین جریان متقابل گاز و مایع استفاده می شوند. در این دستگاه، فاز مایع از بالا وارد برج شده و با چکیدن به روی آکنه ها، سطح تماس زیادتری جهت برخورد با گاز حاصل می نمایند.

در یک تماس دهنده دیفرانسیلی مانند یک ستون آکنده، عملیات تماس می تواند همان طوری که به صورت دائمی و پیوسته در سرتاسر واحد اتفاق می افتد در نظر گرفته شود.

بنابراین آنالیز یک تماس دهنده دیفرانسیلی مرحله ای می تواند براساس جزء دیفرانسیلی طولی یا ارتفاعی انجام شود.

در ستونهای پرشده، ارتفاعی از ستون که بتواند جداسازی هم ارز با یک صفحه تئوری را ایجاد کند، یک طبقه تئوری ( نظری ) یا HETP نامیده می شود.

روش دقیقتر مقایسه عملیات گوناگون تماس پیوسته بین فازها مستلزم بررسی یک سری از تماس دهنده های دیفرانسیلی مجزا و به دست آوردن نتایجی است که بتواند بر حسب ضرایب انتقال جرم، یا تعداد واحدهای انتقال بیان شود. هر واحد انتقال همانند یک مرحله تئوری است، با این تفاوت که تغییرات دیفرانسیلی در آن به شرایط تعادل و غلظت بستگی دارد.

ضمناً هر طبقه تئوری مربوط به یک سری از تغییرات تعیین و محدود نیز می باشد.

مهمترین ویژگی های آکنه ها عبارتند از:

1- داشتن سطح ویژه بزرگ، بدون در نظر گرفتن سطح مربوط به خلل و فرج میکروسکوپی، سطح ویژه آکنه برابر مجموع سطوح آکنه ها به ازای واحد حجم قسمت آکنه یا پر شده برج است. لازم به ذکر است که اجسام متخلخل به خاطر خلل و فرج خود دارای سطح ویژه زیادی بوده و برای استفاده به عنوان آکنه مناسب نیستند.

2- داشتن خصوصیات لازم جهت جریان یافتن سیالات، این امر موجب می شود که حرکت سیال در داخل برج آسانتر انجام گرفته و افت فشار حاصله، ناشی از برخورد با آنها کمتر باشد تا بتوان از حالت طغیان و انباشتگی مایع در دل برج جلوگیری نمود.

3- بی اثر بودن از لحاظ شیمیایی در مقابل سیالاتی که با آنها در تماس خواهند بود.

4- داشتن استحکام کافی تا به هنگام نقل و انتقال و جابجایی مشکلی پیش نیاید.

5- ارزان بودن قیمت.

بخش تجربی

مواد شیمیایی : الکل ، آب .

شرح دستگاه :

این دستگاه دارای یک دیگ است که این دیگ محفظه ی اصلی جهت جوش آمدن محلول آب و الکل می باشد. حجم تقریبی این محفظهlit 75 است و از جنس فولاد آلیاژی و مقاوم شده با رنگ کوره ای می بهشد که توسط پشم سنگ و پشو شیشه عایق شده است.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

عنوان : برج خنک کننده

چکیده :

وقتی مایع گرمی باگازاشباع نشده ای تماس می یابد،قسمتی از مایع تبخیر می شود و دمای مایع افت می کند.مهمترین کاربرد این اصل در سیستمهای خنک کن است که بر مبنای آن دمای آب مصرفی در چگالنده ها و مبدل های گرمایی کاهش می یابد. از جمله مصارف این دستگاه ها در صنایع شیمیایی،نیروگاهها و وسایل تهویه مطبوع می باشد.

cross.jpg

انواع سیستم های خنک کننده :

در تمام سیستم های خنک کننده، گرما به آب خنک کن منتقل می شود و دمای سطح فلزات در محدوده ای از زیر صفر ( برای صنایع یخچال سازی ) تا بالای °c100 ( موتور های احتراق داخلی ) متغییر است.در سیستم های گردشی، آب در نقطه ای گرم شده و در جای دیگر خنک می شود. میزان خنک شدن بسته به نوع سیستم و فرآیند متغییر است. سیستم خنک کننده به3 گروه اصلی زیر تقسیم بندی می شوند.

الف) سیستم های گردشی بسته

ب) سیستم های گردشی باز با برج های خنک کننده

پ) سیستم های خنک کن گزار

 

الف) سیستم های خنک کن بسته :

در سیستم چرخشی کاملاً بسته ،آب خنک کن از میان سیستم عبور کرده بدون اینکه هیچ گونه آبی تلف شود به مخزن اصلی بر می گردد. بنابراین انتخاب باز دارنده مناسب و غلظت آن بدون هیچ گونه محدودیت محیطی انجام می شود.

ب) سیستم های خنک کننده باز گردشی :

سیستم های خنک کننده باز از متداول ترین سیستم های خنک کن می باشند. در این سیستم در هر سیکل گردش، 2 تا 3 درصد آب تبخیر می شود. بنابراین غلظت نمک ها باید در یک سطح معقولی حفظ شوند. برای این کار مقداری از آب تغلیظ شده را از سیستم خارج و آب تازه را جایگزین آن می کنند. از طرفی مواد شیمیایی استفاده شده در این سیستم ها به رودخانه ها و دریاچه ها ریخته می شود. لذا ضروری است که مواد شیمیائی مصرفی با محیط زیست سازگاری داشته باشد.

- سیستم های خنک کن گذرا :

در سیستم خنک کننده گذرا آب از داخل رودخانه، دریا و ... به داخل سیستم فرستاده شده ویک بار از داخل واحدهای خنک کننده عبور می کند و به منبع اصلی خود برگشت داده می شود، بنابراین مصرف آب در این سیستم ها خیلی زیاد است. استفاده کردن مداوم از مواد شیمیایی از نظر اقتصادی محدود می باشد. ضمن آن که ملاحظات زیست محیطی نیز باید رعایت شود.

 

آشنایی با برجهای خنک کننده : برجهای خنک کن ستونهایی با قطر بزرگ اند واز پرکن هایی استفاده می کنند که تماس خوبی بین گاز ومایع به واسطه افت فشار کم برقرار کنند.

آب گرم توسط نازلهایی به داخل دستگاه پاشیده میشود یاتوسط شبکه ای از لوله ها وناودانهای شیردار روی پرکن توزیع می شود.جدار داخلی برج بیشتر از چوب قرمز،سیمان آسبست،پلی استر تقویت شده با شیشه ونظایر آنها ساخته میشود. البته برجهایی وجود دارند که کاملا از پلاستیک ساخته شده اند.فضای پر شده ی داخلی معمولا به شکل پرچین درست میشود به این ترتیب که تخته های باریکی را یک در میان به صورت ردیفهای افقی وعمودی قرار می دهند.

پرکنها معمولا از نوع پلی پروپیلن می باشند که به شکل میله ویااشکال دیگرقالب ریزی میشوند.

پرکن در تاسیسات جدید،پرکن سلولی یا پرکن فیلمی است که از صفحات کنگره ای پلاستیکی تشکیل شده است.عمق پرکن می تواند کسر اندکی از ارتفاع کل برج باشد. هوا توسط فن ها با کشش واداشته یا با کشش القایی،ودر بعضی برجها با کشش طبیعی ،از پرکن عبور می کند.

کاهش دمای آب دربرج خنک کن عمدتاًازتبخیرناشی می شود٬گرچه وقتی دمای هواکم است ،کمی گرمای محسوس به هواانتقال می یابد.ولی ٬ حتی وقتی هواگرم ترازآب است ،آب راباتبخیرمی توان خنک کردبه شرطی که دمای حباب خیس کم ترازدمای آب باشد.درعمل ٬دمای آب خروجی 5تا F˚15(3 تا C˚8)بیشترازدمای حباب خیس است ،واین اختلاف راتقرب می گویند.تغییردمای آب ازورود تا خروج را برد گویند ٬ و برد معمولا از 10تا F˚30(6تاC˚17 ) است.

انواع اصلی برجهای خنک کن عبارتند از ׃

1_برج های خنک کن با جریان عرضی

2_برجهای خنک کنبا جریان ناهمسو

3_برج های خنک کن پاششی

برج خنک کن باجریان عرضی : در این برج ها که دارای مقطع عرضی مستطیلی هستند،هوا به طور افقی از بسترهای مایل پرکن عبور میکند وآب به طرف پائین جریان می یابد.دریچه های مایل از فرار قطره های آب به خارج جلوگیری می کنند ودیواره های زاویه دار،که به آنها کشش گیر می گویند بیشتر قطره هایی راکه همراه با هوای خروجی برده می شوند، گیر می اندازند .

برج های خنک کن با جریان ناهمسو: در این برجها هوا در زیر لایه ای از پر کن وارد می شود و در جهت مخالف با جریان سقوطی آب به طرف بالا جریان می یابد.این وضعیت برای انتقال گرما موثرترین آرایش استو تقرب دمائی بهتری را ایجاد می کند.

برج های خنک کن پاششی

برجهای پاششی افقی می باشندوازآنهابیشتردرعملیات سردکردن بوسیله مرطوب سازی بصورت آدیاباتیک بااستفاده ازمایع درگردش استفاده می شود.اگرقطرات مایع درشت باشد،شدت جریان گازرامی توان به 8/0تا2/1کیلوگرم برمترمربع ثانیه (600تا900پاوندبرفوت مربع ساعت )نیزرسانیدولی درهرحال بایدازخروج مایع توسط گازجلوگیری شود.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

تبخير کننده ها

 

 

اهميت تبخيرکننده ها در صنايع گوناگون براي کساني که با آنها سروکار 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 کنند و به صورت آب مقطر يا آب هاي سرويس در مي آورند که آب هاي سرويس براي شستشو استفاده مي شود، اما آب مقطر مي تواند استفاده هاي گوناگون داشته باشد که از جمله مي تواند در ديگ هاي بخار براي تهيه بخار استفاده شود، لذا براي تهيه آب مقطر روش هاي گوناگوني وجود دارد که يکي از آنها روش تبخير است که در تبخيرکننده هاي چند مرحله اي صورت مي گيرد. در اين جا خواص مايع تبخير شونده و انواع تبخيرکننده ها و مشکلات حاکم بر آنها شرح داده مي شود.

 

• تبخير

 

تبخير يا غليظ کردن يک محلول، شامل يک ماده حل شونده غيرفرار و يک حلال فرار است. در اکثريت تبخيرها، حلال ما، آب است. در تبخير، بخشي از حلال، بخار مي شود و يک محلول غليظ توليد مي شود. تبخير کردن با خشک کردن فرق مي کند، زيرا در تبخير کردن، آن چه باقي مي ماند مايع است (بعضي اوقات مايعي با لزجي سطح بالا) نه يک جامد. همين طور تبخير با تقطير نيز فرق دارد، زيرا در تبخير معمولا بخار آب، خالص است و حتي هنگامي که بخار آب مخلوط است، هيچ کوششي در مرحله تبخير براي جداسازي بخار آب در قسمت هاي مختلف صورت نمي گيرد. تبخير با بلورسازي نيز تفاوت دارد، زيرا در تبخير تأکيد برغليظ کردن محلول است نه برشکل دادن و ساختن بلورها در وضعيت معين، مثلا در تبخير آب نمک براي توليد نمک معمولي، خط بين تبخير و بلورسازي خيلي دور از نوک 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 يک وضعيت ويژه، عکس 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 کار مي رود. فقط مقدار کمي از کل آب تغذيه بازيافت و شيرين مي شود و باقي مانده به دريا برمي گردد.

 

خواص ويژه ي مايع

 

مشکل اساسي تبخير، کاملا به وسيله خاصيت مايعي که بايد غليظ شود، تحت تأثير قرار مي گيرد. تغييرات وسيعي در خواص مايع وجود دارد (که تشخيص و تجربه را در طراحي و عملياتي کردن تبخيرکننده ها طلب مي کند) که اين عمليات را از انتقال حرارت ساده به يک هنر مجزا مبدل مي کند. بعضي از مهمترين خواص مايع در حال تبخير به شرح زير است:

 

1- غلظت: مايع رقيق ورودي به تبخيرکننده، ممکن است به اندازه کافي رقيق باشد، اما هم چنان که 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 که محلول اشباع شود يا اين که به خاطر خود مايع، انتقال حرارتي صورت نگيرد. با جوش دادن بيشتر مايع اشباع شده، کريستال تشکيل مي شود که باعث انسداد لوله ها مي شود.

 

2-کف کردن: بعضي مواد مخصوصا مواد آلي، در مدت تبخير، کف تشکيل مي دهند. کف پايدار، با بخار آب خروجي بيرون مي رود و باعث کاهش بخار خروجي مي شود. در بسياري از حالت کل مايع، ممکن 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 کوتاه، صدمه مي بينند. در تغليظ چنين موادي، تکنيک هاي ويژه اي هم براي کاهش دماي مايع و هم براي مدت حرارت دادن، لازم است.

 

4- جرم: بعضي محلول ها روي سطح حرارتي، جرم تشکيل مي دهند که باعث کاهش شديد ضريب انتقال حرارت مي شود. در چنين حالتي بايد تبخير کننده را از کار انداخت و جرم ها را از بين برد.

 

5- مواد ساختماني تبخيرکننده: 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 کنند. بعضي مواد گران قيمت ممکن است در ساختمان تبخير کننده براي جلوگيري از خوردگي به کار رود که بايد نرخ انتقال حرارت بالايي داشته باشند تا گراني را توجيه کند. بعضي خواص مايع هم بايد توسط طراح درنظر گرفته شود، مثل: حرارت ويژه، حرارت غلظت، نقطه انجماد، سمي بودن، خطرات انفجار، راديو اکتيويته و عمليات استريل.

 

• عمليات يک مرحله اي و چند مرحله اي

 

بيشتر تبخيرکننده ها به وسيله بخار چگال شونده برروي لوله هاي فلزي، حرارت داده مي شوند. تقريبا هميشه موادي که 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. کاهش دماي جوش مايع، اختلاف دما بين بخار و مايع جوشنده را افزايش مي دهد که موجب افزايش نرخ انتقال حرارت در تبخير کننده مي شود. در تبخير کننده هاي يک مرحله اي، بخار به صورت غير مؤثر استفاده مي شود (کارايي پايين). در تبخير کننده يک مرحله اي براي تبخير يک پوند آب حدود يک تا يک و سه دهم پوند ( lb1.3 - 1) بخار مصرف مي شود.در تبخير کننده دو مرحله اي، بخار آب توليد شده با بخار ورودي به سيستم، ترکيب 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 طورکلي، روش عمومي افزايش تبخير در واحد جرم بخار ورودي به سيستم، با استفاده از سري هاي تبخيرکننده ها، بين منبع بخار و چگالنده، تبخير چند مرحله اي ناميده مي شود.

 

• انواع تبخيرکننده ها

 

1-تبخيرکننده هاي عمودي با لوله دراز

 

• جريان صعودي:Climbing film))

 

• جريان نزولي:(Falling film)

 

• چرخش وادار شده:(Forced circulation)

 

2-تبخيرکننده هاي مغشوش(Agitated-film)

 

 

• تبخيرکننده هاي يک بار گذر و تبخيرکننده هاي چرخشي

 

 

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

 

نسبت تبخير به تغذيه (خوراک ورودي) در واحد يک بار گذر محدود است. بنابراين، اين تبخيرکننده ها خيلي خوب با عمليات چند مرحله اي سازگار هستند، طوري که کل مقدار غلظت، مي تواند روي چند مرحله پخش شود. تبخير کننده هاي مغشوش هميشه به صورت يک بار گذري کار مي کنند، تبخيرکننده هاي صعودي و نزولي نيز مي توانند به اين روش به کار گرفته شوند.تبخيرکننده هاي يک بار گذر، مخصوصا براي مواد حساس به حرارت مفيد هستند.در خلأ خيلي بالا، دماي مايع مي تواند پايين نگه داشته شود. با يک بار عبور سريع از ميان لوله ها، مايع غليظ در زماني کوتاه در دماي تبخير است و به محض اين که تبخير کننده را ترک کرد مي تواند سريعا سرد شود.

 

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

 

 

• تبخيرکننده هاي لوله بلند با جريان صعودي

 

 

قطعات اصلي اين نوع تبخيرکننده شامل:

 

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

 

2 - يک جداکننده براي گرفتن مايعات همراه بخار آب

 

3- در صورت چرخشي بودن واحد، يک لوله، براي برگشت مايع جدا شده از بخار به انتهاي مبدل حرارتي که اين لوله بين جدا کننده 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 حرکت مي کنند و مايع جدا شده در اثر نيروي ثقل به انتهاي لوله ها باز مي گردد. خوراک ورودي رقيق و مايعات گرفته شده در جدا کننده، وارد سيستم مي شود. در فاصله کوتاهي از زمان، خوراک ورودي، از لوله بالا مي روند و از بخار که در بيرون لوله ها است حرارت دريافت مي دارد. هم چنان که مايع مي جوشد، حباب هايي درون آن شکل مي گيرد که باعث افزايش سرعت خطي و نرخ انتقال حرارت مي شوند. نزديک بالاي لوله ها، حباب ها با سرعت رشد مي کنند. در اين ناحيه، حباب هاي بخار آب به همراه تفاله هاي مايع، خيلي سريع درون لوله ها بالا مي روند و با سرعت زياد از بالا خارج مي شوند. از لوله ها مخلوط مايع و بخار آب، وارد جدا کننده مي شوند. قطر جدا کننده از مبدل حرارتي بيشتر است و همين باعث افت شديد سرعت خطي مي شود. به عنوان کمک بيشتر در حذف قطرات مايع، بخار آب به مانع برخورد مي کند و پيش از ترک جدا کننده، از اطراف مجموعه اي از تيغه ها عبور مي کند. اين نوع تبخير کننده ها، مخصوصا براي غليظ کردن مايعاتي که تمايل به کف کردن دارند مؤثر است. هنگامي که مخلوط مايع و بخار آب با سرعت خيلي بالا، به تيغه ها برخورد مي کنند، کف ها شکسته مي شوند.

 

• تبخيرکننده هاي نزولي

 

غليظ کردن مواد خيلي حساس به حرارت مانند آب پرتقال کمترين زمان حرارت دهي را لازم دارد.اين کار مي تواند در تبخيرکننده هاي يک بار گذر، جريان نزولي انجام شود که در آن مايع از بالا وارد مي شود، در درون لوله هاي داغ به عنوان يک ورقه نازک(Film) جريان مي يابد و از انتها بيرون مي رود. لوله ها حدود10-2اينچ قطر دارند. بخار آب توليد شده از مايع، معمولا همراه مايع به سمت پايين هدايت مي شود و از ته واحد، بيرون مي رود. ظاهر اين تبخيرکننده ها مشابه مبدل حرارتي دراز، عمودي و لوله اي مي باشد که داراي جدا کننده ي بخار آب و مايع در پايين و توزيع کننده مايع در بالا مي باشد. مسأله مهم در اين نوع تبخيرکننده ها، توزيع يکنواخت مايع، درون لوله ها به صورت ورقه نازک يکنواخت است. اين کار به وسيله مجموعه اي از صفحات فلزي سوراخ دار که به طور يکنواخت در هر لوله جريان دارد يا به وسيله توزيع کننده ي پروانه اي داراي بازوهاي شعاعي که به وسيله آن خوراک ورودي با نرخ يکنواخت روي سطح داخلي هر لوله پاشيده مي شود. يک روش ديگر، استفاده از يک نازل افشانه اي مخصوص در داخل هر لوله است. چنانچه گردش مجدد مجاز باشد و به مايع خسارتي وارد نياورد، مي توان مايع را با ملايمت به بالاي لوله ها هدايت کرد. اين عمل باعث مي شود تا حجم بيشتري از جريان نسبت به حالت يک بار گذر، درون لوله ها جريان يابد. براي انتقال حرارت خوب، عدد رينولدز، مربوط به ورقه نازک آبشاري بايد در سراسر لوله بزرگتر از عدد 2000 باشد. همانطور که مايع از بالاي لوله به سمت پايين آن جريان مي يابد، مقدار آن به طور پيوسته کاهش مي يابد به طوري که مقدار غلظتي که مي تواند در يک گذر (Single pass) انجام شود، محدود است. تبخيرکننده هاي جريان نزولي، بدون گردش مجدد و زمان ماندگاري خيلي کم در لوله، محصولات حساسي را حمل مي کنند که به هيچ روش ديگري نمي توانند تغليظ شوند. هم چنين آنها براي تغليظ مايعات لزج خيلي خوب سازگار هستند.

 

 

• تبخيرکننده هاي با گردش وادار شده (Forced circulation evaporators)

 

 

در تبخيرکننده هاي با گردش طبيعي، مايع با سرعت ft/s 4-1 وارد لوله ها مي شود. هم چنان که بخار آب در لوله ها شکل مي گيرد سرعت خطي تا اندازه اي افزايش مي يابد به طوري که نرخ انتقال حرارت در حد کلي رضايت بخش است.اما وقتي مايعات لزج در واحد گردش طبيعي در جريان باشد، ضريب کلي به طور غيراقتصادي پايين است. ضرايب بالاتر در تبخيرکننده هاي گردش وادار شده، به دست مي آيد.در اينجا پمپ گريز از مرکز، مايع را با سرعت وروديft/s 18-6 به لوله ها پمپ مي کند. لوله ها تحت ارتفاع استاتيکي کافي براي جلوگيري از جوشيدن مايع در لوله ها هستند. هم چنان که ارتفاع استاتيکي در حين جريان مايع از گرم کننده تا فضاي بخار آب کاهش مي يابد، مايع، حرارت فوق العاده زيادي مي بيند، (superheat) و به يک مخلوط بخار آب ارسال مي شود و درست قبل از ورود به بدنه تبخيرکننده، به خط خروجي مبدل حرارتي، افشانده مي شود. مخلوط بخار آب و مايع به يک صفحه منعکس کننده در فضاي بخار آب، برخورد مي کند. مايع به ورودي پمپ برمي گردد و با خوراک ورودي مخلوط مي شود، و بخار آب هم بالاي بدنه تبخير کننده را به سمت چگالنده يا مرحله بعدي، ترک مي کند. بخشي از مايع هم که جداکننده را ترک مي کند به طور دائم بيرون کشيده مي شود.در موارد ديگر از مبدل هاي عمودي يک بارگذر استفاده مي شود. در هر دو نوع، انتقال حرارت مخصوصا هنگامي که داراي مايعات رقيق باشند، بالا است، اما، بزرگترين بهبود در تبخير گردش طبيعي زماني است که داراي مايع لزج باشند. براي مايعات رقيق، بهبود به وسيله گردش وادار شده، هزينه هاي افزوده شده پمپاژ را نسبت به گردش طبيعي توجيه نمي کند، اما براي مواد چسبنده، مخصوصا زماني که فلزات گران قيمت بايد استفاده شوند، هزينه هاي افزون توجيه پذيرند.

 

مثال اين کار غلظت سود سوزآور است که در تجهيزات نيکلي انجام مي شود. در تبخيرکننده هاي چند مرحله اي که مايع غليظ لزج توليد مي کنند، ممکن است مراحل اوليه از نوع گردش طبيعي باشند و بقيه که داراي مايع لزج تر هستند از نوع گردش وادار شده باشند. به علت سرعت بالا در تبخير کننده هاي با گردش وادار شده، زمان قرارگيري مايعات درون لوله در برابر حرارت پايين است، (sec 3-1)، به طوري که مايعات حساس به حرارت به خوبي در آنها تغليظ مي شوند. هم چنين در تبخير مايعات نمکي يا آنهايي که تمايل به ايجاد کف دارند، مؤثر است.

 

 

• تبخيرکننده هاي مغشوش Agitated-film) evaporators)

 

مقاومت اصلي در برابر انتقال حرارت کلي از بخار به مايع در حال جوش در يک تبخيرکننده، ناشي از جدار مايع است. برداشتن اين مقاومت به هر طريق ممکن، باعث بهبودي قابل ملاحظه اي در ضريب انتقال حرارت مي شود. در تبخيرکننده هاي لوله اي دراز مخصوصا داراي گردش وادار شده، سرعت مايع بالاست. مايع تا حد زيادي مغشوش و نرخ انتقال حرارت بزرگ است. يکي از راه ها، استفاده از هم زن مکانيکي است. اين، نوعي تبخيرکننده ي جريان پايين اصلاحي است که داراي لوله پوشش دار و حاوي هم زن داخلي است. خوراک ورودي از بالاي بخش پوشش دار وارد مي شود و به وسيله تيغه هاي عمودي يک هم زن، درون يک ورقه نازک بسيار مغشوش، پخش مي شود. مايع غليظ از انتهاي بخش پوشش دار بيرون مي رود و بخار آب توليدي از ناحيه در حال تبخير بالا مي رود و درون جدا کننده ي بدون پوشش مي ريزد که از لوله هاي تبخيرکننده گشادتر است. در جدا کننده، تيغه هاي هم زن، مايع ورودي همراه بخار آب را به سمت صفحات عمودي ساکن پرتاب مي کند. قطرات، روي اين صفحات به هم مي پيوندند و به تبخير کننده برمي گردند. بخار آب بدون مايع از بالاي واحد و از ميان خروجي ها بيرون مي رود.

 

مزيت عمده يک تبخير کننده مغشوش، دادن نرخ بالاي انتقال حرارت به مايعات لزج است. محصول ممکن است مايع لزجي به بزرگي p1000 در دماي تبخير، داشته باشد. هم چنان که ضريب کلي انتقال حرارت با افزايش لزج بودن در ديگر تبخير کننده ها افت مي کند، اما در اين نوع، افت، کم است. براي مواد بسيار لزج، ضريب انتقال حرارت تا حد قابل ملاحظه اي در تبخيرکننده هاي گردش وادار شده، بزرگتر است و در واحدهاي گردش طبيعي، خيلي بزرگتر. تبخيرکننده هاي نوع مغشوش، مخصوصا براي محصولات لزج حساس به حرارت نظير ژلاتين، لاستيک، آنتي بيوتيک و آب ميوه ها مؤثر است. از عيب هايش، قيمت (هزينه) بالا، قطعات متحرک داخلي، که به نگه داري قابل توجهي نياز دارند، و ظرفيت کم واحدهاي انفرادي است که خيلي زير ظرفيت تبخيرکننده هاي چند لوله اي است.

 

• کارايي تبخيرکننده هاي لوله اي

 

مقياس اصلي کارايي تبخيرکننده هاي لوله اي گرم شونده به وسيله بخار، ظرفيت و مزيت اقتصادي است. ظرفيت به عنوان مقدار آب بخار شده برحسب پوند، در ساعت است. مزيت اقتصادي، مقدار بخار آب ايجاد شده برحسب پوند به يک پوند بخار تزريق شده به واحد است. در تبخيرکننده هاي يک مرحله اي، عدد مزيت اقتصادي، تقريبا هميشه زير يک است. اما در تجهيزات چند مرحله اي تا حدقابل ملاحظه اي بالا است. مقدار مصرف بخار برحسب پوند در ساعت نيز مهم است و مساوي است با ظرفيت تقسيم بر مزيت اقتصادي.

 

• ظرفيت تبخيرکننده

 

نرخ انتقال حرارت در سطوح حرارت دهنده ي تبخيرکننده چنين است:

 

U: ضريب انتقال حرارت

 

A: مساحت سطح انتقال حرارت

 

ΔT: افت دماي کلي است.

 

Q=UA ΔT

 

اگر دماي خوراک ورودي به تبخيرکننده در دماي جوش باشد، متناسب با فشار مطلق آن در فضاي بخار آب، همه حرارت هاي منتقل شده از طريق سطح حرارت دهنده، براي تبخير به کار مي رود و ظرفيت متناسب با Qاست. اگر خوراک ورودي سرد باشد، گرماي زيادي بايد انتقال يابد تا به دماي جوش برسد و متناسب با آن ظرفيت براي مقدار داده شده Q،کاهش مي يابد، زيرا گرماي استفاده شده براي گرم کردن خوراک ورودي براي تبخير به کار نمي رود. برعکس اگر دما بالاي نقطه ي جوش در فضاي بخار آب باشد، بخشي از خوراک ورودي به صورت تعادل آديابانيک سريع در فشار فضاي بخار آب تبخير مي شود و ظرفيت بزرگتر از ظرفيت مترادف با Q است. اين فرآيند تبخير آني ناميده مي شود. افت واقعي دما در سراسر سطح حرارت دهنده، به محلول در حال تبخير، اختلاف فشار بين سينه بخار و فضاي تبخير در بالاي مايع در حال جوش و عمق مايع برروي سطح حرارت دهنده، بستگي دارد. در بعضي تبخيرکننده ها سرعت مايع درون لوله ها نيز اختلاف دما را تحت تأثير قرار مي دهد، زيرا افت اصطکاک در لوله ها، فشار مؤثر مايع را افزايش مي دهد. اما در تبخيرکننده هاي واقعي نقطه جوش يک محلول به وسيله دو عامل افزايش نقطه جوش و ارتفاع مايع، تحت تأثير قرار مي گيرد.

 

• افزايش نقطه ي جوش و قانون DUhring

 

فشار بخار آب اکثر محلول هاي آبي از فشار بخار آب در همان دما پايين تر است. بنابراين در يک فشار معين، نقطه ي جوش محلول ها از نقطه ي جوش آب خالص بالاتر است. افزايش در نقطه ي جوش آب، به عنوان ترفيع نقطه ي جوش محلول شناخته مي شود. اين افزايش براي محلول هاي رقيق و محلول هاي کلوئيدي آلي، کوچک و براي محلول هاي غليظ نمک هاي غيرآلي به بزرگي F150 مي رسد. براي محلول هاي قوي، ترفيع نقطه جوش به روش خوبي به صورت تجربي که معروف به قانون DUhring است پيدا مي شود. اين قانون بيان مي دارد که نقطه جوش يک محلول داده شده، تابعي خطي از نقطه جوش آب خالص در همان فشار است. بنابراين اگر نقطه جوش محلول در مقابل نقطه جوش آب در همان فشار رسم شود، يک خط مستقيم به دست مي آيد. خطوط مختلفي براي غلظت هاي مختلف به دست مي آيد. در تغييرات زياد فشار، اين قانون دقيق نيست، اما در يک تغيير متوسط و ملايم، خط ها تقريبا مستقيم هستند، اما لزوما مساوي نيستند،خطوط قانون DUhring را براي آب و محلول هيدورکسيد سديم در آب نشان مي دهد.به عنوان مثال: اگر فشار روي محلول با غلظت 25 درصد طوري باشد که آب در دماي 180 درجه فارنهايت به جوش بيايد، با پيدا کردن عدد180 درجه فارنهايت برروي محور X و ايجاد يک عمود از اين نقطه به خطي مربوط به محلول 25 درصد و سپس رسم خطي از روي همين نمودار موازي محور X تا محل برخوردش با محورyها در مي يابيم که محلول در 200 درجه فارنهايت به جوش مي آيد.ترفيع نقطه ي جوش براي اين محلول در اين فشار 20 درجه فارنهايت است.

 

• اثر ارتفاع مايع و اصطکاک برروي افت دما

 

اگر عمق مايع در يک تبخيرکننده قابل ملاحظه باشد، نقطه جوش مربوط به فشار موجود فضاي بخار آب، فقط نقطه جوش لايه هاي سطحي است.فشار در زير لايه هاي سطحي و در عمق Z، مسلما به اندازه فشار درون ظرف تبخير و ارتفاع Z مربوط به مايع است که اين لايه در اين عمق به علت داشتن فشار بالاتر داراي نقطه ي جوش بالاتري است. هم چنين اگر سرعت مايع در لوله زياد باشد افت ناشي از اصطکاک نيز اين فشار را افزايش مي دهد. در تبخيرکننده هاي واقعي، نقطه ي جوش متوسط مايع در لوله ها (tubes)، از نقطه جوش در فشار درون ظرف بخار آب بيشتر است. افزايش نقطه جوش، افت دماي متوسط بين بخار و مايع را پايين مي آورد که اين نيز باعث افت ظرفيت مي شود. مقدار کاهش، نمي تواند با دقت به طور کمي، برآورد شود، اما اثر کيفي ارتفاع مايع، مخصوصا هنگامي که سطح مايع و سرعت آن بالا است، نبايد ناديده گرفته شود. در تبخيرکننده عمودي لوله دراز و صعودي، در سرعت پايين (ft/s 3) در نقطه اي، در نزديک مرکز لوله(tubes) مايع،تبخير آني مي شود و به ماکزيمم دماي خود مي رسد. اما در همين تبخيرکننده، در سرعت حدود ft/s 10 اين اتفاق حدودا" در انتهاي لوله اتفاق مي افتد.

 

• ضرايب انتقال حرارت

 

جريان حرارت (heat flux) و ظرفيت تبخيرکننده، به وسيله تغييرات افت دما و ضريب کلي انتقال حرارت، تحت تأثير قرار مي گيرد. افت دما به وسيله خواص بخار ومايع در حال جوش معين مي شود و به غير از ارتفاع هيدرواستاتيکي، تابعي از ساختمان تبخيرکننده نيست. از طرف ديگر، ضريب کلي، قويا" به وسيله طراحي و روش بهره برداري از تبخيرکننده، تحت تأثير قرار مي گيرد. مقاومت کلي در برابر انتقال حرارت بين بخار و مايع در حال جوش ناشي از پنج عامل زير است:

 

1- مقاومت بخار- ورقه نازک film - 2 مقاومت جرمي (Scale) داخل لوله 3- مقاومت جرمي(Scale) خارج لوله 4- مقاومت ديواره لوله 5 - مقاومت مايع در حال جوش، ضريب کلي، عکس مقاومت کلي است. در بيشتر تبخيرکننده ها، عامل انسداد بخار در حال چگال و مقاومت ديواره لوله خيلي کوچک است، به طوري که معمولا در محاسبات صرفنظر مي شوند. در تبخيرکننده هاي مغشوش، ديواره لوله خيلي ضخيم است، طوري که مقاومت آن قابل توجه است.

 

• ضرايب فيلم- بخار(Steam-film)

 

اين ضريب، حتي موقعي که چگالش، به صورت ورقه بسيار نازک است، نيز بالا است زيرا به طور ذاتي ضريب بالايي است. گاهي، موادي به جريان بخار اضافه مي کنند تا چگالش قطره اي ايجاد شود و ضريب آرامش بالاتري بدهد. وجود گازهاي غيرقابل چگالي، به طور جدي ضريب فيلم- بخار را کاهش مي دهد، بنابراين بايد از بخار بيرون کشيده شوند. هم چنين هنگامي که فشار بخار زير فشار اتمسفر است بايد مواظب بود که هوا وارد مسير نشود.

 

• ضرايب جدار مايع

 

اين ضريب تا حد زيادي به سرعت مايع روي سطح حرارت دهنده بستگي دارد. در بيشتر تبخيرکننده ها، مخصوصا آنهايي که داراي مايعات لزج هستند، اين ضريب، نرخ کلي انتقال حرارت به مايع در حال جوش را کنترل مي کند. در تبخيرکننده هاي گردش طبيعي، ضريب، براي محلول هاي آبکي رقيق بين h-F2BTU/ft 600 - 200 است. جريان حرارت به طور محافظه کارانه، براي محلول هاي غيرانسدادي محاسبه مي شود. گردش وادار شده ضرايب بالاتري مي دهد حتي اگر جوشيدن درون لوله، به وسيله ارتفاع استاتيکي، متوقف شود. تشکيل جرم روي لوله هاي يک تبخيرکننده، مقاومت حرارتي اي معادل عامل انسداد، به وجود مي آورد.

 

• ضرايب کلي

 

به علت مشکل بودن اندازه گيري ضرايب فيلمي به صورت تک تک در تبخيرکننده ها، معمولا يک ضريب کلي تجربي را بيان مي کنند. اين ضرايب براساس افت دماي خالص تصحيح شده در اصطلاح ضرايب کلي است. البته، ضريب کلي به وسيله همان عواملي که همه ضرايب را به طور انحصاري تحت تأثير قرار مي دهد، قرار مي گيرد؛ اما اگر يک مقاومت (مثلا مقاومت ورقه نازک مايع)،در حال کنترل است(مقاومت اصلي است)، تغييرات عمده در ديگر مقاومت ها، تقريبا هيچ اثري روي مقاومت کلي ندارد. ضرايب کلي در شرايطي به کار مي روند که معمولا تحت آن شرايط تبخيرکننده ها، استفاده مي شوند. تجمع کلي جرم، ضريب را کاهش مي دهد. تبخيرکننده نوع مغشوش داراي مايعي به لزجي p،100 به نظر ضريب پاييني را نشان مي دهد، اما، اين ضريب نسبت به تمام ديگر انواع تبخيرکننده که داراي همين ماده با همين لزجي است، خيلي بزرگتر است. در تبخيرکننده ي گردش طبيعي، ضريب کلي، به افت دما و دماي محلول در حال جوش، حساس است. ضرايب انتقال حرارت براي مايعات با لزجي پايين، کاملا بالا است و براي آب بين 2BTU/h-ft2000-1000 مي باشد.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

در فایل زیر، در مورد برج تقطیر چیزایی نوشته شده

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از ۷۵ اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به عنوان یک لینک به جای

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.


×
×
  • جدید...