תהליכים טכנולוגיים להחלפת חום נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות שונות כדי ליצור את התנאים הדרושים לעיבוד או לשינוי מצב הטמפרטורה של הציוד, כמו גם ריקים לייצור. בארגונים שבהם המשימות מוגדרות לשנות את המאפיינים של מדיה נוזלית, ניתן להשתמש בחום כאמצעי לשמירה על רתיחה. מבחינה טכנית, בעיות דומות נפתרות בעזרת מאיידים המסופקים עם סט מיוחד של רכיבים פונקציונליים לארגון תהליך חילופי החום.
מהו תהליך האידוי?
במגזר התעשייתי נחשב האידוי כשיטה לריכוז תמיסות נוזליות, המבוססות על חומרים נדיפים או לא נדיפים מומסים בתערובות פעילות נדיפות. תהליך זה מתבצע כתוצאה מכךאידוי הממס במהלך הרתיחה. הליך זה נתון לרוב לבסיסים, מלחים, כמו גם נוזלים רותחים גבוהים. אבל בכל מקרה, המשימה העיקרית של התהליך היא להשיג ממס טהור או חומרים בודדים בדרגת ריכוז גבוהה. אם אנחנו מדברים על טיהור ממוקד של רכיב ספציפי של התמיסה, אז ניתן להשלים את תהליך האידוי על ידי פעולת התגבשות, שבה מתאפשרת היווצרות חומר המטרה בצורה מוצקה.
מנקודת מבט טכנולוגית, אידוי הוא שילוב של מספר פעולות חילופי חום. המורכבות של הארגון הטכני של תהליך זה מחייבת שימוש בציוד מיוחד. בתפקיד זה, נעשה שימוש במאייד ואקום בעיצוב אופטימלי, המיועד לבצע את תהליכי האידוי העיקריים, כמו גם פעולות עזר. חשוב לזכור כי האידוי כרוך בשימוש באמצעים אגרסיביים - נוזלים חמים, גזים, אדי מים וכו'. לכך נוסף הרקע הבלתי חיובי מחומרי מטרה פעילים כימית. גורמים אלו ואחרים בעלי השפעה טכנולוגית לרעה מחייבים שימוש בחומרים מיוחדים להרכבת מאיידים, מה שמגביר את תכונות ההגנה של המבנים.
מכשיר בסיסי של המאייד
רוב המאיידים התעשייתיים המודרניים משתמשים במערכת מרובת רכיבים המבוססת על מחליף חום עם מעבה ותא אידוי. כדי לייעל את התהליך וריכוז יעיל יותר של פתרונות, נוכחות שלמפריד הוא יחידה המחוברת בסדר נפרד דרך צינור הגז ומארגנת את הסרת הקיטור המשני. מפרידים מסוג חיצוני משמשים יותר, הפועלים בתנאים של כוח צנטריפוגלי. מה שונה מהותית מאייד ואקום? יצירת ואקום מאפשרת להשיג את האפקט של אידוי רך. זה מספק שתי נקודות חיוביות - האצת תהליך האידוי (הפתרון המשרת מבלה פחות זמן בתא) ועלייה באיכות החומר המרוכז. ניתן להשתמש במוצרי הפלט בפעולות טכנולוגיות אחרות באותו מפעל עיבוד יעד. לשם כך, הם מארגנים את החיבור של מודולים בודדים עם זרימות יציאה, שבזכותם מתבצעת לא רק הסרה של תערובות גז עודפות, אלא מובטחת ויסות הזרימה עם פרמטרי האספקה הדרושים במונחים של כוח לחץ ותנועה מְהִירוּת. יתרה מכך, מאיידים רבים יכולים להיות אופציונליים עם יחידות טיפול מקדים או דילול פסולת כדי לעמוד בדרישות של תהליכים שבהם ניתן לעשות שימוש חוזר באותו גז.
מכשיר עם תפוצה כפויה
העיצוב מבוסס על מחליף חום אנכי או אופקי עם מעטפת וצינור עם תא חימום ומפריד קונצנטרי. תהליך העבודה נתמך על ידי תחנת משאבת מחזור וכלי הבזק. בדרך כלל, התהליך הכפוי של תנועה של תערובות עבודה מיושם במאיידים דו-קליפה עםתוכנית מחזור נגד זרם. במסגרת מכשירים כאלה קיים גם מכשיר לזיקוק וטיהור בקיטור מתרכובות אורגניות ומלח. הקיבולת הממוצעת של מאייד המחזור הכפוי הוא כ-9000 ק ג לשעה, ויחס הריכוז מגיע ל-65%.
במהלך פעולת יחידה כזו, הנוזל מסתובב לאורך קווי המתאר של תא החימום עקב הכוח שמספקת המשאבה. בתא מביאים את טמפרטורת הנוזל לנקודת הרתיחה, ולאחר מכן הלחץ בבלוק המפריד מופחת בחדות. מרגע זה מתחיל תהליך האידוי הפעיל של חלק מהנוזל. מהם היתרונות בשימוש ביחידות מסוג זה? זהו הפתרון היעיל ביותר בטיפול בתערובות מזוהמות צמיגות ובעייתיות. לדוגמה, עבור אידוי של תמיסות מלח, אפשרות זו מתאימה יותר מאשר מאיידים בעלי אפקט יחיד, שיכולים להראות קצב מחזור גבוה יותר, אך כוחם לא יספיק כדי לספק אפילו רמה ממוצעת של פרודוקטיביות. אגב, מאיידים מודרניים עם מחזור מאולץ מבצעים פעולות הרתחה ואיוד לא על קירות החימום בתא הראשי, אלא במפריד, כך שהזיהום של יחידת העבודה הראשית ממוזער.
מאיידים עם מחליף חום צלחות
התכונה העיצובית של מתקנים כאלה היא נוכחותם של לוחות מיוחדים, שבגללם מפנה מדיום העבודה דרך תא החימום לאורך ערוצים מתחלפים. כדי לאטום את הצלחות, אטמים מיוחדים משמשים - הם גםלבצע את הפונקציה של בידוד תרמי, אשר מגביר את יעילות העברת החום.
ככלל, מדובר במאיידים מרובי אפקטים בעלי קיבולת של כ-15 ט'/שעה. זרמי החימום של המים ותוצר המטרה נעים בזרם נגדי לאורך הערוצים שלהם, ומפרקים חלק מהאנרגיה. הכוח לתנועה של מדיה נוצר על ידי אותה משאבת מחזור, עם זאת, עיצוב הלוחות נועד לתמוך בהשפעת המערבולת במעגל, מה שמפחית את פוטנציאל הכוח הנדרש לתמיכה בהעברת המוצר ונוזל הקירור. כתוצאה מחילופי חום פעילים, המדיום העובד רותח, ולאחר מכן נוצר אדים. מוצרים נוזליים שיוריים מנותקים בבלוק המפריד עקב כוח צנטריפוגלי.
זהו אחד המקרים הבודדים כשמדובר במאייד אוניברסלי מבחינת היכולת לעבוד עם מדיות טכנולוגיות שונות. בפרט, עקרון הפעולה של מפעל מאייד עם מחליף חום צלחות מאפשר שימוש בגז קיטור ובמדיה מימית. יחד עם זאת, איכות ריכוז גבוהה מובטחת, שכן האידוי מתבצע באופן אחיד במצב עדין במעבר אחד. העיצוב עצמו מותאם באופן מקסימלי בגודלו, מה שמקל על התקנה ואמצעים טכניים. אז, גובה חלל ההתקנה עם כל התקשורת והצנרת המקשרת למכשיר כזה הוא 3-4 מ'.
מאיידי מחזור טבעי בעלי שלושה אפקטים
מבחינה מבנית, מכשירים כאלה נבדלים בנוכחות קצרמחליף חום הממוקם אנכית והמיקום העליון של המפריד. נוזל העבודה מסופק מלמטה, ולאחר מכן הוא עולה דרך צינורות החימום דרך החדר. העיקרון של סרט עולה או הרמת גז מיושם. אם בשדות נפט וגז, גז קשור מבצע את המוצר, אז במקרה של מאייד בעל שלושה כלי, אדים חמים מרימים את הנוזל לאורך מעגלי המעטפת והצינור. כל התהליך מתרחש על רקע הרתיחה. הנוזל המופרד מהאדים מתבצע דרך צינור ההחזרה למחליף החום, ולאחר מכן הוא נשלח שוב למפריד למפגש ההפרדה הבא. תהליך זה חוזר על עצמו מספר פעמים עד שמגיעים לרמת הריכוז הרצויה.
קצב האידוי במקרה זה נקבע לפי הפרש הטמפרטורה בתא החימום וביחידת הרתיחה. שני המחוונים ניתנים להתאמה על ידי בקרה אוטומטית. הסירקולציה הטבעית במאייד הוואקום מאפשרת קיבולת ספציפית גבוהה עם התנעה מהירה. אבל אין להסתמך על תחזוקה של תמיסות המכילות תרכובות מורכבות או לא יציבות תרמית. מדובר בציוד מיוחד ביותר, שחישובו נעשה עבור תעשיות הכימיות והמזון, בהן נדרש לבצע פעולות הפרדה נקודתיות בעומס קיבולת קטן. לדוגמה, מאיידי גליצרין מספקים מהירות עיבוד של 3600 ק ג לשעה.
איך עובד מעבה ברומטרי
מגווןערבוב מחליפי חום, שאינם מבצעים הפרדת פני השטח של אמצעי עבודה בתהליך של הצפתם, אלא מאפשרים ערבוב שלהם. במילים אחרות, ברגע החימום, התמיסה המרוכזת המותנית יכולה לבוא במגע עם המדיום החם בתהליך המיוצג על ידי קיטור או מים. המעבה הברומטרי עצמו הוא חלק ממפעל מאייד מורכב, המבצע תהליכי ערבוב של מי קירור וקיטור משני. מכיוון שהנפחים של הקונדנסט החדש שנוצר פחות מנפח הקיטור, נוצר ואקום טבעי. כדי לשמור על זה, יש צורך להסיר אוויר אטמוספרי מהמעבה, אשר נשלח לשם יחד עם זרימת נוזל הקירור. בעיצובים מסוימים, אוויר יכול להיכנס גם דרך פגמים במארז הקבלים. הפלט של תערובות מעורבות מהקבל מתבצע דרך צינור ברומטרי. הוא טבול מראש בנוזל ויוצר אטימה הידראולית המונעת מעבר אוויר לתוך המעבה.
עקרון הפעולה של המנגנון הקיבולי
סוג מיוחד של ציוד לתהליכי אידוי טכנולוגיים. ההבדל העיקרי בין יחידות קיבוליות מבחינת עקרון הפעולה הוא התמיכה במצב זרימה חופשית, אשר מושגת בשל התצורה הפנימית של מיקום המעגלים במערכת חילופי החום. התשתית של רשת חילופי החום נוצרת על ידי צרורות צינורות, סלילים ואלמנטים נוספים היוצרים תנאים לרב שלבי ומבחינות רבותתהליך קשה של העברת אנרגיה תרמית. אגב, מאיידים קיבוליים כמעט ולא משמשים בעבודה עם פתרונות צמיגים, רגישים לחום ומתגבשים בדיוק בגלל זרימת הזרימות החופשית אך האיטית. יתר על כן, מקדמי העברת החום במערכת זו קטנים, מה שמשפיע לרעה על ביצועי האידוי הכוללים. איך מכשירים קיבוליים מצדיקים את עצמם? הם משמשים בהצלחה בתעשיות בעלות טונה קטנה, שבהן מקדם העברת החום אינו כה משמעותי עם נפחי התפוקה. הסידור הפנימי של מאיידים קיבוליים, על כל חסרונותיו, פותח הרבה הזדמנויות לארגון תפוצה מכוונת, דבר שחשוב מאוד בארגונים בעלי ניידות מבנית נמוכה בעת חיבור ערוצי תקשורת.
חישוב מאייד
בתכנון מאייד משולב, מתבצעים חישובים פרטניים לכל רכיב, שכן מאפייני תהליך הייצור יכולים להשתנות בכל שלב. ככלל, הנתונים הבאים משמשים כנתונים ראשוניים:
- לחץ קיטור משוער;
- חום של ריכוז;
- מאפיינים של הפתרון הראשוני;
- רמת איבוד חום;
- מקדם העברת חום;
- פרמטרי עיצוב שכבר מוגדרים ואינם ניתנים לשינוי.
עבור מפעלי מאייד בעלי שלושה אפקטים, ניתן לבצע את החישוב עם הנתונים הראשוניים הנ ל באמצעות מספר פרמטרים בו-זמנית, כולל הספק משאבת המחזור, נפח תא החימום,הכמות המקסימלית של נוזל מטופל וכו'. משימות התכנון החשובות ביותר כוללות חישוב תכנון של אותו מעבה ברומטרי, מפריד וקביעת מאפיינים של אלמנטי הצנרת. בפרט, עוצמת האידוי במערכות עם אידוי מתמשך תהיה תלויה בקטרים של החרירים ובאורך צינורות המעבר.
דרישות זרימת עבודה
אינדיקטורים מחושבים לארגון תהליך האידוי עשויים שלא לתת את ההשפעה הצפויה אם לא יעמדו בדרישות הסביבה החיצונית. הרבה יהיה תלוי בתנאים בתוך החדר שבו נעשה שימוש בציוד. על פי הדרישות, ניתן להשתמש במכשירי אידוי חד-פעמיים רק בחדרים בשטח של לפחות 4.5 מ'2 וגובה של 3.2 מ' כמו ארובה. לא יהיה מיותר לספק מכסה מנוע מתכוונן עם שער והגדרת דחף.
מערכת האוורור מתוכננת לפי כללים מיוחדים. הוא צריך לכלול תעלות זרימה ומערכות פליטה בחיבור ישיר לאזורים שבהם מתבצע תהליך האידוי ישירות. ברור שמערכת אוורור מורכבת הפועלת במצב רגיל בשני כיוונים תדרוש תמיכת כוח רצינית. אך יחד עם זאת, הרעש הנפלט מערוצים וציוד הפעלה לא יעלה על 75 dB. וזה בלי לדבר על עמידה בדרישות של אש ובטיחות בחשמל. אם המאייד עובד באופן קבוע עם תערובות גז, יש לארגן מערכת מיוחדת לסילוק גז באוויר. זה יכול להיות חלק ממכלול יחיד של תקשורת חילופי חום, שיאפשר, בהיבטים תפעוליים מסוימים, להשלים את הפונקציות של שתי המערכות.
מסקנה
פעולות אידוי וריכוז משמשות זה מכבר בתעשיות הן כתהליכים טכנולוגיים עיקריים והן כתהליכים טכנולוגיים משניים. ברוב המקרים, חומרים מוכנים בדרך זו לשלבים נוספים של ייצור מוצרים או הכנת אמצעים טכניים. מאייד ואקום מתקנים יכולים להיות בין הכלים הפרודוקטיביים ביותר לפתרון בעיות כאלה. אינדיקטורים לביצועים גבוהים מוסברים על ידי נוכחות הפונקציה של מאייד מחזור הפועל ממקור כוח חיצוני בצורה של תחנת שאיבה. ישנם שילובים שונים של האינטראקציה של קבוצת המחזור עם תא החימום והמפריד, אך באופן עקרוני, מערכות מרובות רכיבים מסוג זה מספקות את הביצועים הגבוהים ביותר של הפעולה הטכנולוגית, הן מבחינת איכות ריכוז המוצר והן מבחינת הדינמיקה של תהליך האידוי.
