metallurgy12
عضو انجمن
مقدمه
اِواپراتور یا همان دستگاه تبخیر کننده نوعی مبدل حرارتی می باشد که سیال پس از ورود به آن به نقطه ی جوش می رسد و بخار می شود. نوع سیال، مواد اولیه ی مورد استفاده در ساخت این دستگاه و جنس لوله های استفاده شده در آن (به نام کویل) و اختلاف دما از جمله ی عامل هایی هستند که بر عملکرد اواپراتور تاثیرگذار می باشند. در ادامه ی این مقاله به بحث و بررسی نحوه ی کار و مواد ساخت این وسیله پرداخته می شود.
انواع اواپراتور
اواپوراتور صفحه ای، عملکرد و مواد سازنده آن
تبخیر کننده ی صفحه ای، همانطور که از نامش پیداست، متشکل از تعداد مشخصی صفحه می باشد. مابین این صفحات که در حالت موازی کنار یکدیگر قرار گرفته اند، به طور یکی در میان مبرد و آب قرار داده می شود. نرخ انتقال گرما بین
صفحات اواپراتور صفحه ای بسیار بالاست. در نتیجه فرآیند گرماگیر از آب و تبخیر مبرد به سهولت انجام خواهد شد. یکی از گزینه های احتمالی برای ساخت این وسیله ورق استیل 310 می باشد. این آلیاژ فولادی زنگ نزن و آستنیتی می باشد که تحت نام ورق استیل نسوز نیز شناخته می شود و مقاومت و استحکام بالایی در برابر خوردگی و درجه حرارت های بالا از خود نشان می دهد و با توجه به شرایط حاکم در اواپراتورها، می تواند گزینه ای قابل اطمینان محسوب شود. ظرفیت این مدل از اواپراتور با سایر مدل ها یکسان می باشد، اما ابعاد آن کوچکتر و بازدهی آن بالاتر است. البته لازم به ذکر است که امکان استفاده از اواپراتور صفحه ای در ظرفیت های بسیار بالا وجود ندارد.
صفحات اواپراتور صفحه ای بسیار بالاست. در نتیجه فرآیند گرماگیر از آب و تبخیر مبرد به سهولت انجام خواهد شد. یکی از گزینه های احتمالی برای ساخت این وسیله ورق استیل 310 می باشد. این آلیاژ فولادی زنگ نزن و آستنیتی می باشد که تحت نام ورق استیل نسوز نیز شناخته می شود و مقاومت و استحکام بالایی در برابر خوردگی و درجه حرارت های بالا از خود نشان می دهد و با توجه به شرایط حاکم در اواپراتورها، می تواند گزینه ای قابل اطمینان محسوب شود. ظرفیت این مدل از اواپراتور با سایر مدل ها یکسان می باشد، اما ابعاد آن کوچکتر و بازدهی آن بالاتر است. البته لازم به ذکر است که امکان استفاده از اواپراتور صفحه ای در ظرفیت های بسیار بالا وجود ندارد.
اواپوراتور پوسته-لوله، عملکرد و مواد سازنده آن
اواپراتور پوسته-لوله خود دارای زیرمجموعه هایی چون دو لوله ای، غرقابی، انبساطِ مستقیم و غیره می باشد. مدل انبساط مستقیم متداول ترین اواپراتور پوسته-لوله در ایران می باشد. در این وسیله، آب در پوسته و مبرد در لوله ها جریان می یابد. لوله ها درون پوسته ی اواپراتور تعبیه می شوند و در کنار هم حرارت را منتقل می کنند و باعث سرد شدن آب می شوند. این مدل اواپراتور از ابعادی به نسبت بزرگتر، بازدهی پایین تر، قیمت بالاتر، فشار کاری بیشتر، ضریب اطمینان و خرابی سیستمیِ کمتری برخوردار است و همچون مدل صفحه ای می تواند از جنس ورق استیل نسوز ساخته شود. ظرفیت تولید در اواپراتور پوسته-لوله بسیار بالاتر از مدل صفحه ای می باشد. البته در اروپا تا ظرفیت های 200 تن تبرید از تبخیر کننده های صفحه ای استفاده می شود. هدف از این کار افزایش راندمان می باشد.
تاثیر قیمت ورق استیل 310 در ساخت اواپراتور
همانطور که قبلاً هم اشاره شد، سایز اواپراتورهای پوسته-لوله به نسبتِ نوعِ صفحه ای بزرگ تر می باشد. این بدان معنی است که به مواد ساختِ بسیار بیشتری نیاز دارد که همین موضوع می تواند یکی از دلایل و عوامل تاثیرگذار در بحث هزینه باشد. سازندگان اواپراتور پس از بررسی گزینه های مختلف و برآورد تناژِ مورد نیاز، قیمت ورق استیل 310 را از فروشندگان مختلف استعلام می کنند و بعد از دریافت بهترین پیشنهاد اقدام به خریداری آن و در نتیجه تولید دستگاه هایی با بالاترین کیفیت ممکن می کنند.
نحوه کار اواپراتور به عنوان تبخیرکننده
سیالِ مایع وارد لوله ها یا همان کویل می شود و در حالی که فشار کاری برابر یا بالاتر از فشار جو است، با دریافت گرما از سیال داغِ اطرافِ لوله ها، به بخار تبدیل می شود. این فرآیند به طور گسترده ای در صنایع مرتبط با پردازش مواد غذایی و نوشیدنی، داروسازی و صنایع شیمیایی کاربرد دارد.
نحوه کار اواپراتور به عنوان دستگاه سرمایشی
اواپراتور در یک موردِ خاص می تواند به عنوان دستگاه سرمایشی عمل کند. برای این کار مبردی مانند گاز فریون وارد لوله ها یا همان کویل می شود و هوا توسط فن یا آب توسط پمپ در اطراف کویل جریان می یابد. مبرد در دمای اتاق و تحت فشاری کمتر از فشار جو، گرمای هوا یا آب را جذب کرده و دمای آنها را کاهش می دهد. از ویژگی های مبرد می توان به این اشاره کرد که در فشارهای کم، با جذب گرما از سیالِ دارای دمای اتاق، بخار شده از حالت مایع به گاز تغییر فاز می دهد. به منظور ممانعت از چنین کاری، فشار مبردِ جاری را با شیوه هایی چون استفاده از شیر انبساط کاهش می دهند. در صورتی که مبرد یا دریافتِ گرمای هوا موجب سرد شدن آن شود، می توان از آن به عنوان اواپراتور سردخانه یا هواساز سرمایشی استفاده نمود و اگر مبرد با دریافت گرما از آب باعث سرد شدن آن شود، می توان از آن در چیلر به منظور سرد کردن آب استفاده کرد.
کاربرد اواپراتور در صنعت
اواپراتور به دو شکل مختلف در صنایع استفاده می شود. اول به عنوان تبخیرکننده ی سیالِ جاری درون کویل ها، بدین صورت که مایع ورودی به لوله ها، بعد از دریافت گرما از سیالِ داغِ موجود در اطراف کویل، به گاز تبدیل می شود و اصطلاحاً تبخیر می گردد. در حالت دوم، باعث پایین آمدن دمای سیالِ موجود در اطراف لوله ها می شود. در چنین حالتی، سیال اطراف کویل گرمای خود را به سیالِ درون کویل انتقال داده، دمای آن کاهش می یابد و در نتیجه سرد و متعادل می گردد.
