اواپراتورها
در 1396 مهر 27, 23:50

انواع اواپراتورها:
اواپراتور در حقیقت یک مبدل حرارتی است که در اثر تبخیر ماده مبرد در داخل آن ، حرارت از محیط سرد و از محصولات موجود در محیط گرفته می شود . به علت وجود دستگاه های سرد کننده ، اواپراتور ها نیز در شکل ها ، انواع واندازه های متفاوت ساخته می شوند و از جهات مختلفی از جمله : ساختمان ، نوع ماده مبرد داخلی ، طرز عمل ، طریقه سرد کردن هوا یا مایعات و بالا خره نوع کنترل کننده ماده مبرد ، تقسیم بندی می شوند .اواپراتور ها را می توان به سه نوع دسته بندی کرد:
1- دسته بندی اول مربوط به طرز حرکت سیال که باید در اواپراتور سرد شود می باشد که این دسته بندی نیز به دو قسمت است :
الف) اواپراتور هایی که سیال در اثر کنوکسیون طبیعی در آنها جریان می یابد .
ب) اواپراتور هایی که سیال بطورکنوکسیون اجباری به کمک دهنده یا پمپ به جریان در می آید .
2- دسته بندی دوم مربوط به ساختمان اواپراتور ها می باشد که این دسته بندی نیز به قسمت است :
الف)لوله ای
ب) صفحه ای
ج) پره دار
3- دسته بندی سوم مربوط به مبرد است که مبرد در اواپراتور ممکن است در داخل لوله ویا در داخل لوله و یا در داخل لوله تبخیر شود این دسته بندی نیز به دو قسمت است :
الف )اواپراتور های خشک
ب)اواپراتور های مرطوب
کویل های کنوکسیون طبیعی :
کویل های کنوکسیون طبیعی بیشتر در سرد خانه ها که کویلها در سقف و یا در طول دیوار قرار می گیرد به کار می رود . مایع مبرد از شیر انبساط شناور داری وارد لوله های اواپراتور شده به کمک حرارتی که از هوای محیط خود میگیرد مبرد را در داخل لوله ها تبخیر خواهد نمود . کویل ها ممکن است بصورت لوله های ساده و یا لوله های پره دار باشند که در حالت پره دار سطح خارجی افزایش خواهد یافت البته اینگونه کویل ها که بصورت کنوکسیون طبیعی محیط را خنک می کنند مورد استعمال کمتری در کویل ها با کنوکسیون طبیعی ضریب فیلم کمتربوده بنابراین سطح تبادل بیشتری نسبت به کویلها جریان اجباری داشته باشیم .
کویل ها با کنوکسیون اجباری :
اواپراتور ها با کنوکسیون اجباری را واحد سرمایش می نامند . که از یک سری لوله های پره دار و یک یا چند فن تشکیل شده اند که هوا را از روی کویل عبور می دهند .اواپراتو های صفحه ای :
اواپراتور ها ی صفه ای انواع مختلفی دارند بعضی از انواع آنها از دو صفحه فلزی که روی شان شیارهایی برای عبور مبرد ایجاد شده است ساخته می شوند این نوع از اواپراتور های صفحه ای به دلیل شکل پذیری به فرم دلخواه ساخت اقتصادی و سهولت تمیز شدن بطور وسعی ردر یخچال ها و فریزر های خانگی مورد استفاده قرار می گیرند . نوع دیگر اواپراتور ها ی صفحه ای از لوله ای واقع بین دو صفحه فلزی تشکیل شده است . صفحات فلزی در انتهای به یک دیگرجوش می شوند . در این اواپراتور ها برای ایجاد تماس حرارتی مطلوب بین صفحات و لوله حامل مبرد فضا ی بین صفحات را با محلول انکتیک پر و یا خلا می کنند بطوری که فشار اتمسفریک بیرون باعث تماس حرارتی خوبی بین لوله ها و صفحات گردد .اواپراتور های پره دار :

کویل های پره دا ر نوعی از اواپراتور های لوله ای می باشند که در آنها به منظور افزایش سطح خارجی و در نتیجه بهبود راندمان سرد کردن هوا با سایر گاز ها پره هایی به عنوان سطوح ثانویه جذب حرارت برروی لوله ها قرارگرفته اند . در اواپراتور های لوله ای قسمت اعظم هوا بدون تماس با سطوح کویل سرد از آن عبور می کند ولی با افزودن پره هایی به لوله سطوح تبادل حرارت به داخل فضای باز بین لوله ها نفوذ کرده و بصورت جمع کننده های حرارتی عمل می کند وحرارت قسمتی از هوا را که معمولا با سطوح اولیه تماس نمی یابد گرفته و به لوله هدایت می کند .

اواپراتور های لوله ای :
اواپراتور های لوله ای که معمولا از لوله های فولادی یا مسی ساخته می شوند . لوله های فولادی در اواپراتور های بزرگ و اواپراتور های که با آمونیاک کار می کنند به کار می رود و لوله های مسی در اواپراتور های کوچک تر که با مبردهایی باترکیبات کلرو فلور کار می کنند مورداستفاده قرارمی گیرند این اواپراتورها در اندازه ها اشکال و طرح های مختلف برای کاربرده های متفاوت ساخته می شوند و از طرح های متداول آنها زیگزال تخت و مار پیچ بیضوی می باشد که در شکل نشان داده شد کویل ها مارپیچ اغلب برای سرد کردن مایعات مورد استفاده قرار می گیرد .

اواپراتور های خشک :
دراواپراتورهای خشک قسمتی از تبادل خشک و صرف داغ کردن بخار می شود . کویل انبساط مستقیم نوع جداگانه ای از اواپراتور نبوده بلکه یک اواپراتور خشک با کنوکسیون اجباری می باشد در این حالت کویل هوای محیط را بدون اینکه واسطه ای داشته باشد خنک می شود مزایای اصلی سرد کن ها نیاز به شارژ مبرد کمتر و اطمینان از برگشت روغن به کمپرسور می باشد .

اواپراتورهای مرطوب :
اواپراتورهای مرطوب اواپراتورهایی هستند که مبرد در تمام سطح حرارتی به صورت مایع می باشد یک اواپراتور مرطوب در شکل زیر نشان داده می شود که در آن مایع از شیر انبساط شناور داری وارد لوله های اواپراتور خواهد شد . وقتی مایع وارد لوله ها شد حرارت محیط موجب تبخیر و جوش آن می گردد . مایع و بخار از لوله به طرف محفظه تفکیک که شناور در آن می باشد خواهد رفت عمل این محفظه تفکیک مایع و بخار از هم خواهد بود که در آن مایع به اواپراتوربرگشته و بخار به طرف کمپرسور خواهد رفت .

کاربرد اواپراتور های صفحه ای :
1- اواپراتور صفحه ای به شکل قالب یخ
2- اواپراتور های صفحه ای برای انجماد سریع
3- اواپراتور های صفحه ای به شکل استوانه ای اند
4- اواپراتورهای صفحه ای پرس دو صفحه ی آلومینیومی به شکل خاص در یخچال و فریزر


ظرفیت اواپراتور (Evaporator Capacity ) : دبی گرمایی که از محیط سرد شونده و از طریق دیواره های کویل به اواپراتور انتقال می یابد و معمولاً برحسب ( kW ) و یا (Btu/hr) بیان می گردد. هر اواپراتوری که برای کاربردی خاص، انتخاب و یا طراحی می شود، بایستی دارای ظرفیت انتقال حرارت مناسبی باشد که بتواند سرمای لازم را در شرایط کاری مورد نظر ایجاد نماید. گرما می تواند از طریق سه روش مختلف انتقال حرارت به اواپراتور برسد. دراواپراتورهای سرد کننده هوا، بیشتر گرما از طریق جابجایی هوا از محصولات به اواپراتور انتقال می یابد. همچنین مقداری از گرما توسط تشعشع مستقیم محصولات و دیواره های سالن سرد به اواپراتور می رسد. در مواردی که محصول با سطح خارجی اواپراتور درتماس مستقیم است، انتقال گرما از طریق هدایت صورت می گیرد. این مورد، همیشه برای سرد کردن مایعات در جائیکه مایع با سطح کویل اواپراتور درتماس است، صادق است. صرف نظر از اینکه گرما چگونه به سطح خارجی اواپراتور می رسد، همیشه گرما از طریق هدایت از دیواره های کویل اواپراتور عبور کرده و به مبرد داخل آن می رسد. بنابراین ظرفیت اواپراتور، یعنی دبی گرمایی که از جداره های کویل اواپراتور عبور می کند را همانند مسائل دیگر سطوح انتقال از طریق هدایت، می توان از معادله زیر به دست آورد.

تعداد پره ها در اواپراتورهای کویلی پره دار را شرح دهید :
تعداد پره در اواپراتورهای کویلی پره دار بین 7تا14 پره درهر اینج خواهد بود تعداد بیشتر پره انتقال گرما بیشتری به همراه دارد ولی اشکالی که دارد این است که افت فشار هوا بیشتر شده و اگر هوا فیلتر نشود فاصله ی بین پره ها به سرعت مسدود می شود .
انتخاب اواپراتورهای کنوکسیون طبیعی : ظرفیت اواپراتورهای کنوکسیون طبیعی ساده و پره دار، معمولا برحسب وات بر کلوین ارائه می شود، ولی گاهی برای سهولت کار آن را به جای یک درجه کلوین به ازای اختلاف دمای های اواپراتور دیگر نیز ارائه می کنند. ظرفیت اواپراتورهای صفحه‌ای به ازای واحد سطح آنها تعیین شده و در محاسبه مساحت آنها، مساحت هر دو طرف در نظر گرفته می شود. ظرفیت اواپراتورهای صفحه ای غالباً به ازای کل سطح صفحه یا گروه یا ترکیب به خصوصی از آنها تعیین می شود. نمونه ای از اطلاعات ظرفیت انواع مختلف اواپراتورهای کنوکسیون طبیعی در جدول های مخصوص اخر کتاب ارائه شده است.
اختلاف دمای اواپراتور :
(TD)
اختلاف دمای اواپراتور یکی از فاکتورهای مهم در انتخاب اواپراتور مناسب برای هر کاربرد معین می باشد. اختلاف دمای اواپراتور به صورت اختلاف بین دمای هوای ورودی به اواپراتور که معمولا دمای طراحی فشا در نظر گرفته می شود و دمای اشباع مبرد در فشار خروجی اواپراتور، تعریف می گردد.
رابطه بین ظرفیت اواپراتور (برحسب وات) با اختلاف دمای اواپراتور رابطه مستقیم دارد و به شرطی که سایر شرایط یکسان باشند، ظرفیت اواپراتور در اختلاف دمای اواپراتور ده درجه کلوین پنج برابر ظرفیت آن در 2 درجه کلوین خواهد بود.
بدیهی است ظرفیت اواپراتور با مساحت جانبی نسبتاً کم که با اختلاف دمای اواپراتور نسبتاً زیادی کار می کند، می تواند با ظرفیت اواپراتوری با مساحت جانبی زیاد که در اختلاف دمای اواپراتور کمتری کار می کند، برابر باشد. بنابراین اگر صرفاً ظرفیت انتقال حرارت را در نظر بگیریم اثر تبرید یک اواپراتور کوچک با اختلاف دمای اواپراتور نسبتاً بزرگتر با اثر تبرید اواپراتور بزرگتری که در اختلاف دمای اواپراتور پایین کار می کند برابر خواهد بود، به شرطی که اختلاف دمای اواپراتور کوچکتر بطور متناسب بزرگتر باشد.

از پخش کننده ها در چه نوع اواپراتور هایی استفاده می شود :
در اواپراتور هایی بزرگ که دارای مسیرها بیشترمی باشند . برای پخش مساوی ماده مبرد جریانی از وسیله ای به نام تقسیم کننده استفاده می شود .

کویل اواپراتور:
که از فلز تو خالی ساخته شده و مبرد در آن به جوش می آید و به آن تبخیر کننده نیز می گویند.اواپراتور در سیستم ، کار سرد نمودن مواد را بر عهده دارد . اواپراتور به جذب گرما از جسمی که باید سرد شود ادامه می دهد . به دو دلیل:
1- درجه حرارت اواپراتور به علت پایین بودن درجه حرارت مبرد پایین می باشد 2- این درجه حرارت به خاطر تبدیل به گرمای نهان در اثر پردازش جوش به حالت پایین نگه داشته می شود.

جهت صحیح جریان از روی کویل اواپراتور را توضیح دهید :
برای نصب صحیح کویل اواپراتور همیشه هوای سرد در خروج از کویل بایستی با مبرد سرد در تماس باشد (سمتی که مبرد از شیر انبساط وارد کویل می شود همان سمت محل خروج هوای سرد است.)

تغیرات فشار مبرد در اواپراتور ها:
دراواپراتورها به علت جریان مبرد درلوله های مار پیچی به طور قطع، افت فشار حاصل می گردد . بعضی اوقات افت فشار مطلوب بوده مثل افت ناشی از سرعت زیاد مبرد که باعث ازدیاد ضریب انتقال حرارت می گردد ولی به طور کلی افت فشار حتی از نظر اقتصادی نیز به صرفه نبوده زیرا که باعث ایجاد اختلال در عملکرد اواپراتور ها می شوند مناسب ترین مقدار افت فشار در اواپراتور یک دستگاه تهویه مطبوع که در درجه حرارت f40 و با فریون 12عمل می کند .

کویل انبساط مستقیم :
کویل انبساط مستقیم جدا از اواپراتورنبوده بلکه اواپراتوری است از نوع خشک که با جا بجایی طبیعی یا اجباری هوا را مستقیماً خنک می کند . این نوع اواپراتور که شیر انبساط در بالای آن قرار گرفته و در سیستم هایی که با فریون 12 و فریون 22 کار می کنند . بکار برده می شود و به روغن اجازه می دهد که به کمپرسور بر گردد در این اواپراتور ها هوا از قسمت خارجی کویل که معمولا پره دار می باشد عبور کرده و سرد می شود که بیشتر در دستگاه های تهویه مطبوع و کلر های گازی کاربرد داشته و معمولا در دستگاه هایی که اواپراتور نزدیک کمپرسور قرار گرفته است بکار برده می شود.

سردکن لوله ای را شرح دهید :
این نوع اواپراتور از یک سری لوله های افقی که روی هم قرار گرفته اند تشکیل شده و برای سرد کردن مایعات از قبیل شیر بکار می رود . ماده مبرد در داخل لوله ها جریان دارد و مایع سرد شونده از بالا روی لوله های سرد ریخته می شود و در اثر تماس با سطوح سرد به صورت مایع سرد به ظرف زیرین جمع می گردد از محسنات این نوع سرد کن این است که مایع سرد شونده درفشار آتمسفر و در جریان هوا سرد می شود و بخارات و گاز های محلول در مایع درحین سرد شدن از آن جدا می شود .
سرد کن دو لوله ای را شرح دهید :
این سرد کن از دو لوله تو در تو تشکیل شده که سیال سرد شونده در لوله داخلی در جهتی جریان دارد که ماده مبرد در خارج لوله میانی و در جهت مخالف جریان سیال سرد شونده جریان می یابد سرد کنهای دو لوله هم به صورت اواپراتور خشک و هم مرطوب ساخته می شوند که نوع مرطوب ساخته می شوند که نوع مطوب آن دارای ضریب هدایتی بیشتر می باشد این اواپراتور ها به خاطر جاگیری بیشتر فضا، زیاد مورد استفاده نیست . ولی در بعضی از صنایع مثل نوشابه سازی وصنایع نفتی برای سرد کردن از آنها استفاده می شود .

سردکن مخزنی را شرح دهید :
تیغه ای فضای کویل سرد را از سایر قسمت های مخزن جدا می سازد و برای این تمام مایع سرد شونده به یک نسبت سرد شود یک همزن الکتریکی در کنار کویل سرد نصب شده که مایع را با سرعت زیاد از روی کویل عبور داده و آن را در مخزن به جریان می اندازد . مایع گرم از یک طرف وارد و پس از سرد شدن از طرف مقابل خارج می شود . یک نوع معمول از این کویل ها که به نام اواپراتور های غوطه ور نامیده می شود .

دیفراست ( عمل ذوبان برفک ) با روش توقف دستگاه :
درمورد اواپراتورهای با هوای اجباری موقعی که ماده مبرد در کویل جریان داشته و در حال تبخیر و سرد کردن کویل است هوا با عبور از روی کویل سرد می شود ولی از موقع توقف کمپرسور و توقف جریان ماده مبرد از داخل کویل در حالیکه با دیزت ها کار کرده و هوا را از روی کویل عبور می دهند اگر هوا در دمای بالای صفر درجه سانتی گراد باشد برفک روی کویل اواپراتور ذوب می شود و در نتیجه علاوه بر تولید سرما موجب افزایش رطوبت هوای داخلی سرد خانه نیز می گردد . و برفک ذوب شده توسط لوله به فاضلاب تخلیه می شود .

ذوبان برفک با گاز داغ :
این روش که در خیلی از سیستم ها ی تجاری و صنعتی به کاربرده می شود سیستم گاز داغ خروجی از کمپرسور را از کویل اواپراتور عبور می دهند .

تأثیر جریان هوا بر شرایط محصول :
در سردخانه ها برای انتقال حرارت از محصول به اواپراتور، جریان دادن هوا در فضای سرد شونده ضروری می باشد. چنانچه جریان هوا کم باشد، ظرفیت اواپراتور کاهش می یابد،‌ محصول با شدت کافی سرد نمی شود، رشد کپک و باکتری افزایش می یابد و نهایتاً موجب فاسد شدن مواد غذایی می شود. از طرف دیگر، جریان یافتن هوای اضافی نیز مضر است، زیرا تبخیر اضافی موجب خراب شدن ظاهر و کیفیت محصول و کاهش رطوبت آن می شود و می تواند عامل مهمی در نگهداری مواد غذایی فاسد شدنی باشد.
شدت لازم برای جریان هوا با نوع کاربرد متفاوت بوده و به رطوبت فضا، نوع محصول و زمان نگهداری آن بستگی دارد. جریان هوا و رطوبت فضا ارتباط نزدیکی با هم دارند، یعنی جریان ضعیف هوا همان تأثیر زیاد بودن رطوبت و جریان زیاد هوا همان تأثیر رطوبت کم را خواهد داشت. در اکثر موارد تعیین اینکه آیا خراب شدن محصول به جریان هوا یا مقدار رطوبت نامناسب مربوط می باشد، مشکل است.
در سردخانه ها شرایط محصول تا حدود زیادی به اثرات ترکیبی رطوبت و جریان هوا بستگی دارد و اگر تغییر یکی از آنها در جهت جبران دیگری باشد، می‌توانند تا اندازه ای تغییر کنند. مثلا اگر رطوبت فضا زیاد باشد، می توان بدون خطر خراب شدن محصول از سرعت های بیشتر هوا استفاده نمود.
عملکرد کلی اواپراتور :
در یک اختلاف درجه حرارت متوسط ثابت با افزایش مقدار جریان آب مقدار ظرفیت حرارتی نیز افزایش می یابد .

اواپراتورفریزر صندوقی از کدام نوع هست:
از نوع صفحه ای که به صورت کویل بین دو صفحه می باشد .
روش های تغذیه مبرد
اواپراتورها از نظر تغذیه مبرد به دو نوع انبساط خشک و تر طبقه بندی می شود. در روش انبساط خشک مقدار تغذیه مبرد به اواپراتور، به مقدار تبخیر آن در واحد زمان بستگی دارد. بنابراین مبرد در ورود به لوله مکش کمپرسور به صورت بخار خواهد بود .در این روش کنترل کننده مبرد اغلب یک شیر انبساط ترموستاتیکی یا لوله موئین می باشد.برای اطمینان کامل از تبخیر مبرد در اواپراتور و جلوگیری از ورود مایع به لوله مکش و کمپرسور، مبرد در خروج از اواپراتور تقریبا 5 درجه کلوین سوپرهیت می‌شود. این امر عملاً 10 تا 20% سطح اواپراتور را به خود اختصاص می دهد.، قسمتی از مبرد مایع در اثر تقلیل فشار از فشار کندانسور به فشار اواپراتور، در کنترل کننده به مبرد تبخیر می شود و چون در تغذیه انبساط خشک، بخار مبرد تولید شده در کنترل کننده همراه بقیه مایع مبرد وارد اواپراتور می گردد در قسمت های انتهایی اواپراتور های انبساط خشک، مبرد به صورت بخار است و موجب می شود اثر سرمایی این قسمت از اواپراتور در مقایسه با قسمت ورودی که در آن درصد بیشتری از مبرد به صورت مایع است، کمتر باشد و به همین دلیل علیرغم اینکه در خروجی اواپراتور، دمای اشباع مبرد به دلیل افت فشار ناشی از جریان آن در اواپراتور، کمترین مقدار را در دمای سطح اواپراتور انبساط خشک، در خروجی آن زیادتر از ورودی می باشد در حالی که راندمان اواپراتورهای انبساط خشک، قدری از اواپراتورهای تر کمتر می باشد، به علت ساختمان ساده تر، هزینه اولیه کمتر، جمع و جور بودن، نیاز به تغذیه مبرد کمتر و کمتر بودن مشکل برگشت روغن، از متداول ترین انواع می باشد. چون موضوع برگشت روغن در اواپراتورهای تر هالید کربنی مشکلاتی را به همراه دارد، اواپراتورهای انبساط خشک به ویژه برای سیستم هایی که از مبردهای هالید کربن استفاده می کنند، مناسب می باشد.
در اواپراتورهای کاملا تر به دلیل پر بودن اواپراتور با مبرد مایع، حداکثر سطح خیس شده لوله ها و ماکزیمم شدت انتقال حرارت به دست می آید. این اواپراتورها به یک آکومولاتور یا مخزن موج گیر مجهز می باشند که مبرد مایع در آن جمع می شود و در اثر ثقل، به لوله های اواپراتور جریان می باشدکه شکل ان در قسمتهای قبل نشان داده شده.
برفک زدن اواپراتور :
وقتی که سطوح خارجی اواپراتور در درجه حرارتی پایین تر از f32عمل می کند بخار موجود در هوای اطراف سطوح به نقطه شبنم رسیده وبرفک زدن لوله ها آغاز می شود .
1- لایه های برفک در روی لوله ها به حکم عایق انتقال حرارتی خواهند بود .
2- در اواپراتوری با جریان اجباری هوا وجود برفک در روی لوله ها مقدار هوای جریانی را کاهش می دهند.

تبخیر مبرد REFRIGERANTBOILING:
همچنین وقتی که تبخیر مبرد در داخل لوله ها انجام می گیرد تعیین مقدار ضریب تبخیر کار مشکلی است زیرا وقتی که مایع مبرد در ورود لوله شروع به تبخیر می نماید در صد بخار کم بوده ولی با پیشروی در مسیر مقدار بخار افزایش می یابد که در نتیجه سرعت نیز ترقی می کند با افزایش سرعت بخار در لوله ضریب تبخیر نیز افزایش خواهد یافت زیرا که در جریان مغشوش مقدار حرارت انتقالی بیشتر است .

مقایسه اواپراتور Flooded با DT:
در اواپراتور انبساط مستقیم[1] (DX) مبرد در داخل لوله ها و آب درون پوسته جریان دارد در حالی که در اواپراتور flooded مبرد در پوسته انبساط می­ یابد و آب درون لوله ها گردش دارد. این الگوی جریان در اواپراتور flooded باعث می­شود که ظرفیت و نسبت بازده انرژی (EER[2]) بیشتر باشد زیرا در این حالت اختلاف دمای مبرد در حال جوش درون پوسته و آب سرد خروجی از لوله­ های چیلر کمتر از 3°F می­ باشد. در مقابل در یک اواپراتور DX
تفاوت دمای تبخیر مبرد و آب سرد خروجی از پوسته بین 8°F تا 10°F است. بدیهی است که با یک کمپرسور مشابه و دمای خروجی یکسان برای آب سرد ، دمای تبخیر در سیستم flooded در مقایسه با سیستم DX بالاتر است.

در سیستم DX برای اینکه از برگشت مایع به کمپرسور جلوگیری شود دمای گاز فوق داغ مکش توسط تروتلینگ TXV در 10°F تا 15°F ثابت نگه داشته می­ شود. در سیستم flooded مبرد درون پوسته به جوش آمده، تبخیر شده و از بالای اواپراتور با دمای حدود 3°F تا 5°F خارج می­شود. این کاهش در دمای گاز فوق داغ مکش سبب افزایش بازده ظرفیتی کمپرسور می­ شود.
بعلاوه در طراحی سیستم­های DX برای اینکه از برگشت روغن به کمپرسور هم در حالت full load وهم در حالت reduced load اطمینان حاصل شود، سرعت جریان در لوله بیشتر در نظر گرفته می­ شود و این سبب افزایش افت فشار در اواپراتور خواهد بود. بلعکس در یک اواپراتور flooded افت فشار سمت پوسته بسیار کم است در نتیجه ظرفیت مازادی که برای جبران افت فشار در اواپراتور باید نظر گرفته شود در طراحی flooded بسیارکمتر بوده و بطور کلی کمپرسوری که در یک سیستم flooded کار می­کند قادر به فراهم کردن ظرفیت بیشتری نسبت به سیستم DX است.
در چیلر اواپراتور Flooded این اطمینان وجود دارد که تمام لوله­ های اواپراتور کاملاً در مبرد در حال جوش مستغرق هستند در نتیجه بازده full-load عالی وحتی در حالت part-load بهتر نیز خواهد بود زیرا در حالت part-load نیز کل سطوح انتقال حرارت لوله­ های اواپراتوربکار گرفته می­ شود. اما در اواپراتور DX به دلیل اینکه سرعت مبرد گازی درلوله­ ها، جهت برگشت مناسب روغن باید به میزان مناسب حفظ شود، برخی از دسته لوله ­ها در شرایط part-load بسته می­ شوند. در نتیجه از کل سطح انتقال حرارتی که در حالت full-load مهیا است استفاده نمی­ شود و در مقایسه با اواپراتور flooded در شرایط part-load نظیر، بازده کمتری دارد.
در یک اواپراتور DX ، جریان آب داخل پوسته و بطور مورب روی لوله­ ها برقرار است و توسط بافل­ های عمودی هدایت می­ شود. این جریان در مقایسه با جریان آب داخل لوله­ه ای یک اواپراتور flooded افت فشار بیشتری دارد. در نتیجه چیلرهای flooded به پمپ­ های آب کوچکتر با مصرف انرژی کمتر نیاز دارند.
به طور عمومی اواپراتور DX برای ظرفیت­ های پایین و متوسط که راندمان دستگاه چیلر چندان مهم نیست و مسئله اصلی کم بودن هزینه اولیه است استفاده می­ شود. در حالی که با افزایش هزینه انرژی و لزوم کاهش مسئله global warming ، چیلرهای با اواپراتور flooded نه تنها در ظرفیت های بالا بلکه در ظرفیت های پایین و متوسط هم بیشتر عمومیت خواهند یافت.
در یک مبدل Shell & Tube بخش قابل شستشو لوله­ ها می­ باشد. در نتیجه در اواپراتور DX رسوب­ گرفتگی آب درون پوسته قابل رفع نیست اما در اواپراتور Flooded که آب درون لوله­ ها جریان دارد به راحتی، بدون نیاز به باز کردن اتصالات پایپینگ آب سرد، می­ توان درپوش‌های مخزن اواپراتور را باز کرد ولوله­ ها را با برس ­های اتومات شست و بدین ترتیب از افت بازدهی سیستم به واسطه مقاومت رسوب در برابر انتقال حرارت جلوگیری کرد.

اواپراتور:

اواپراتور(Evaporator) در یک سیستم تهویه مطبوع با جذب گرما، مبرد ها (از جمله فریون، R-410A و…) را از فاز مایع به بخار تبدیل می کند. همچنین می تواند آب و سیال دیگر را از محلول جدا کند. در فرایند تغلیظ هدف از تبخیر گرفتن آب اضافی موجود در محصول می باشد. در فرایند نمک زدایی آب دریا موضوع عکس این حالت است یعنی با تبخیر آب خالص را از آب نمک جدا می سازد.

کاربرد های تبخیر در صنعت :

یکی از مهم ترین کاربردهای تبخیر، در صنعت مواد غذایی و نوشیدنی ها است. زیرا برای قوام خوب این محصولات نیاز به تبخیر آرام در مدت زمان طولانی می باشد. در صنایع داروسازی تبخیر برای از بین بردن رطوبت اضافی موجود در محصول برای دوام بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. در آزمایشگاه ها نیز جهت حفاظت از فعالیت های مدت دار و تثبیت آنزیم ها تا حد زیادی از فرایند تبخیر کمک می گیرند.در شرکت های بزرگ برای کاهش هزینه های ناشی از حمل زباله، و کاهش مواد زاید از تبخیر استفاده می کنند.
تحولات تبخیر در اواپراتور :
آب می تواند علاوه بر تبخیر از راه های دیگر نظیر فرایندهای غشایی، تبلور و رسوب نیز جدا شود. تبخیر می تواند از طریق خشک کردن که در نهایت مایعی غلیظ (نه جامد) می ماند، صورت گیرد. حرارت مهم ترین بخش تبخیر است و فرایند در دمای بالا و فشار پایین نتیجه بهتری می دهد. حرارت، انرژی مورد نیاز مولکول های حلال را زیاد کرده و آنها را از محلول جدا می سازد تا به سمت هوای اطراف فرار کنند.یکی از مشکلات بزرگ صنعت در تبخیر، تامین انرژی است که باید به محلول داده شود تا از فاز مایع به بخار رود. از طرفی غلبه بر نیروی کشش سطحی نیز نیاز به انرژی زیادی دارد. مهندسین هنگام طراحی اواپراتور باید میزان بخار مورد نیاز برای حذف آب اضافه و حرارت اتلافی را در نظر بگیرند. حرارتی که بخار لازم دارد تا متراکم شود تقریبا برابر است با حرارتی که آب لازم دارد تا بخار شود. از نکات دیگری باید در نظر گرفته شود سایز مبدل حرارتی است که بر نرخ انتقال حرارت تاثیر گذار است.

اواپراتورها چگونه کار می کنند :

محصول حاوی محلول وارد اواپراتور شده و در مقابل منبع گرما قرار می گیرد. این حرارت مایع را به بخار تبدیل می کند. بخار کل محلول را ترک کرده و کندانس می شود در حالیکه محلول وارد اواپراتور دوم می گردد. اواپراتور شامل چهار بخش است. بخش گرماده شامل حرارت متوسط است که بخار وارد این بخش شده. اکثر گرماده ها حاوی یک سری لوله موازی و بقیه حاوی صفحه و کویل می باشند. بخش جدا کننده، بخار را از محلول جدا می کند. کندانسور بخار را کندانس می کند سپس پمپ فشار را برای سیرکولاسیون افزایش می دهد.

اواپراتور با گردش طبیعی/اجباری :

سیرکولاسیون در اواپراتور های با گردش طبیعی بر اساس تفاوت در چگالی سیال (که بر اثر حرارت به وجود می آید) انجام می شود. در اواپراتورهای لوله ای پس از جوش آمدن آب حباب هایی ایجاد می گردد که بزرگ شده و باعث گردش سیال می شود و جداسازی مایع و بخار را آسان می سازد. میزان تبخیر به وجود آمده بستگی به اختلاف دمای بخار و محلول دارد. مشکلات هنگامی به وجود می آید که لوله ها در غوطه وری کامل نباشند اگر این اتفاق بیافتد سیستم خشک شده و سیرکولاسیون دچار اشکال می شود. به منظور اجتناب از این موضوع در این اواپراتورها می توان از یک پمپ برای افزایش فشار و گردش سیال بهره جست(سیرکولاسیون اجباری). پمپ همچنین از تشکیل رسوب ناشی از جوشش آب جلوگیری و تشکیل حباب را کم می کند.

اواپراتور با سیال پایین رونده :
این اواپراتورها از لوله های بلند( 4-8 متر یا 13-26 فوت) که داخل یک محفظه بخار قرار دارد تشکیل شده. در استفاده از این اواپراتورها توزیع یکنواخت محلول اهمیت ویژه ای دارد. محلول وارد لوله ها شده سرعتش زیاد شده و به سمت پایین سرازیر می گردد. با افزایش سرعت محلول در حین عبور از محفظه بخار، محلول حرارت جذب می کند. این اواپراتورها در محلول های با ویسکوزیته بالا استفاده می شوند از آن جمله در غالبا در صنایع شیمیایی، مواد غذایی و تخمیر کاربرد دارد.

در این نوع اواپراتور غوطه وری نیاز نیست، عمل جوش آب در داخل لوله ها صورت می گیرد. تولید حباب داخل لوله ها در یک جریان صعودی، ضریب انتقال حرارت را بالا می برد. بنابراین این نوع از اواپراتورها بسیار کارا بوده و تنها ایراد آن، قرارگیری سطح داخلی لوله ها در معرض پوسته پوسته شدن سریع می باشند. لوله ها اغلب بلندند معمولا تا 4 متر. گاهی اوقات یک بازیافت کوچک نیز در آن ها تعبیه می شود. سایزینگ این لوله ها کاری ظریف است و نیاز به ارزیابی دقیق دارد.

اواپراتورهای بالا و پایین رونده صفحه ای :
این اواپراتورها اغلب سطح وسیعی دارند. دارای صفحات موج دار و یک قاب محافظ می باشند. در طول تبخیر بخار از کانال های شکل گرفته در فضای آزاد بین صفحه ها عبور می کند. بخار متناوبا به موازات محلول بالا و پایین می رود. محلول و بخار هر دو به قسمت جدایش رفته و در آنجا بخار جدا شده و وارد کندانسور می شود. از این نوع اواپراتورها بیشتر در تخمیر و صنایع لبنی استفاده می کنند زیرا دارای انعطاف پذیری بالایی اند. نکته منفی این سیستم ها این است که در تبخیر سیالات ویسکوز محدودیت دارند.

کاربردهای اصلی اواپراتور :
کشتی های بزرگ اواپراتورها را حمل می کنند تا آب تازه تامین کنند، کشتی های بخار باید قادر به تولید بخار با کیفیت بالا باشند. کشتی های دیزلی اغلب انرژی حرارتی تلف شده را به عنوان منبع انرژی برای تولید آب شیرین استفاده می کنند. اواپراتورها اغلب به شکل لوله و پوسته و گاهی هم صفحه ای اند. در اواپراتورها دما و تولید بخار توسط سیستم های کنترلی کنترل می شود. در مخازن برخی کشتی های مسافر بری و نیروی دریایی از اسمز معکوس برای تولید آب شیرین استفاده می کنند.

0



بدون نظر


لطفا نظر خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *