تاریخچه ی:
مواد تبخیر کننده
__تبخیر کنندهها (Evaporators)__
!دید کلی
تبخیر زمانی استفاده میشود که ((محلول)) رقیقی داریم که باید به محلولی با غلظت بیشتر و مشخص تبدیل شود که عملیاتی مانند این ، ''عملیات واحد'' یا ''Unit Operations'' نامیده میشوند و توسط دستگاههای تبخیر کننده انجام میشوند. مثالی برای عملیات تبخیر ، کارخانههای تولید آبمیوه میباشند. برای غلیظ کردن محصولات ، باید از تبخیر کنندهها استفاده کرد. محصول را حرارت میدهیم، حلال اضافی تبخیر میشود و محصول خروجی غلظتش افزایش مییابد. اکنون میخواهیم ببینیم دستگاههای تبخیر چه ساختمانی دارند و چگونه عمل میکنند؟
!سادهترین نوع یک دستگاه تبخیر
سادهترین حالت برای یک تبخیر کننده این است که محصول را در یک قابلمه بگذاریم و تحت حرارت مستقیم قرار دهیم. اگر کمی بخواهیم این دستگاه را پیشرفتهتر کنیم، از ظروف دو جدارهای استفاده میکنیم که عامل حرارت آتش نیست، بلکه ((سیال|سیالی)) است که ما بین دو جداره ظرف در جریان است. این سیال داغ ، میتواند آب ، روغن و غیره باشد که گرما را با خود میآورد و در سطح جداره ، گرما را به محلول منتقل میکند.
!!اشکال تبخیر کنندههای ساده
اشکالی که در دستگاههای تبخیر ساده وجود دارد، این است که سطح انتقال حرارت کوچک است و نسبت سطح بر حجم ، نسبت کوچکی میباشد. برای افزایش سطح انتقال حرارت ، کارهایی انجام شده است، یعنی از دستگاههایی استفاده میشود که دارای __لولههای مبدل حرارتی__ میباشند که از طریق این لولهها ، حرارت انتقال مییابد. این لولهها به تعداد زیاد وجود دارند و اگر این لولهها را در سطح تبخیر کننده پخش کنیم، سطح مجموع افزایش مییابد.
!دستگاه تبخیر با لولههای مبدل افقی
در این دستگاهها ، از __بخار داغ__ به عنوان منبع حرارتی استفاده میشود که همان Steam است، البته این جدا از بخاری است که محصول عمل است و Vapor نامیده میشود. محلولی که میخواهیم غلیظ کنیم، تحت عنوان خوراک یا Feed در بیرون لولهها میباشد.
لولههای مبدل ، به محفظههایی وصل میباشند. باید توجه داشت که خوراک یا Feed در خارج لولهها در جریان هستند و بخار یا Steem در داخل لولهها در جریان است. در جدار لولهها ، انتقال حرارت انجام میشود و به محلولی که در بین لولههاست، برخورد میکند. محلولی که غلیظ میشود، تحت عنوان Thick Liquid خارج میشود.
بخاراتی که محصول عمل هستند، یعنی Vapor ، به بالای تبخیر کننده میروند و از آن خارج میشوند. اگر تبخیر کنندهها یک مرحلهای باشد، Vapor استفادهای نخواهد داشت، ولی اگر تبخیر کننده چند مرحلهای باشد، Vapor مرحله اول ، Steam مرحله بعد خواهد بود. بخاری هم که سرد شده و محتویات گرماییاش را از دست داده، تحت عنوان Vent خارج میگردد و قسمتی از بخارات که به مایع تبدیل شده، Drips نامیده میشود.
محلول داخل لولهها باید حالت جوشیدن پیدا کند، برای اینکه باید ((دما|شرایط دمایی)) و ((فشار بخار|فشاری)) مناسب فراهم گردد. نکته جالب دیگر این است که در لولهها باید ~~green:دریچههای آدم رو~~ تعبیه گردد تا سرویس دستگاه امکانپذیر شود.
!!اشکال دستگاه
یکی از مشکلاتی که در این دستگاهها ممکن است بوجود آید، وجود کف است. کف یا Foam باعث ایجاد اختلال در سیستم میشود و ممکن است مانعی در مسیر حرکت بخار باشد. پس باید تمهیداتی که وجود کف را به حداقل برساند.
!دستگاه تبخیر با لولههای مبدل عمودی
تفاوتی که بین این نوع دستگاهها و دستگاههای با لولههای افقی وجود دارد، در قسمت ~~green:تعبیه لولهها~~ست. در این دستگاهها ، لولهها به صورت عمودی در روی دستگاه سوار شدهاند. تفاوت دیگری که وجود دارد برخلاف لولههای مبدل افقی ، Steam در خارج لولهها در جریان است و Feed در داخل لولههاست و مسیر حرکت آن روبه بالاست. در حین حرکت Feed و Steam ، این دو با هم برخورد کرده و محلول باقیمانده (بعد از تبخیر) به قسمت Thick Liquor دستگاه میرود و از آنجا خارج میشود.
!!اشکال دستگاه
در این نوع دستگاهها مشکلات اساسی وجود دارد:
*__مشکل ((ویسکوزیته)) در اثر افزایش غلظت :__
با عمل تبخیر و افزایش غلظت محلول ، ویسکوزیته آن افزایش مییابد و جریان یافتن آن مشکلتر میشود و محلول ویسکوز شده ، انتقال حرارتش کمتر است. در حالی که محلول با ویسکوزیته کم ، انتقال حرارت بالا دارد.
*__ایجاد حباب :__
ضمن حرکت محلول رو به بالا ، حباب ایجاد میشود و حباب ، ماهیت گازی دارد و ((حالات ماده|گاز)) نسبت به مایع ، انتقال حرارت کمتری دارد. راه حل این مشکل ، سرعت بیشتر محلول داخل لولههاست که با پمپاژ مایع حل میشود. (با این کار ویسکوزیته نیز کمتر میشود.)
!دستگاه تبخیر با لولههای مبدل عمودی با طول بیشتر و پمپاژ و سرعت بیشتر
در این دستگاه مشکلاتی که در دستگاههای فوق وجود داشت، با عمل پمپاژ و افزایش طول لولهها ، رفع میشود. به این ترتیب که با افزایش طول لولهها ، سرعت محلول بیشتر و ویسکوزیته کمتر میشود و حبابها را هم در خود حل میکند. اگر طول لوله ، یک متر باشد، بخار ایجاد شده منبسط میشود و به مایع نیرو وارد میکند و آن را به جلو میراند. وقتی طول لوله ، 2 متر باشد، این نیرو بیشتر شده و سرعت حرکت محلول نیز بیشتر میگردد.
!مباحث مرتبط با عنوان
*((آنتالپی))
*((آنتالپی تبخیر))
*((شیمی صنعتی))
*((ظرفیت تبخیر))
*((فشار بخار))
*((میعان))
*((ویسکوزیته))