كيفية اختيار عملية التبخر MVR للمواد المختلفة - ارتفاع نقطة الغليان واللزوجة هي المفتاح.

يُعد اختيار عملية التبخير بتقنية MVR جانبًا أساسيًا في تصميم نظام التبخير، إذ يؤثر بشكل مباشر على كفاءة المعدات، واستهلاك الطاقة، واستقرار التشغيل. ونظرًا لتنوع خصائص المواد، يُعد ارتفاع درجة الغليان واللزوجة معيارين رئيسيين يُحددان اختيار عملية MVR. يقدم القسم التالي شرحًا مفصلاً، يشمل تحليلًا للمبادئ، واستراتيجيات الاختيار، ودراسات حالة عملية، لمساعدة المهندسين على اتخاذ قرارات مدروسة.

I. تأثير ارتفاع نقطة الغليان واختيار العملية

1. آلية ارتفاع نقطة الغليان: 

عندما تحتوي المواد على مستويات عالية من تركيز الملح أو المذاب، تكون نقطة غليان المحلول تحت ضغط التشغيل بالتبخر أعلى بكثير من نقطة غليان الماء النقي، وهي الظاهرة المعروفة باسم "ارتفاع نقطة الغليان".

يؤدي ارتفاع نقطة الغليان إلى تقليل الفرق الفعال في درجات الحرارة، مما يؤثر على كفاءة نقل الحرارة ويضع متطلبات أعلى على قدرة ضاغط MVR على رفع درجة الحرارة.

2. استراتيجيات اختيار العملية

بالنسبة للمواد ذات ارتفاع نقطة غليان صغير (<5 درجات مئوية): يمكن استخدام مبخرات أغشية MVR التقليدية (أغشية صاعدة/هابطة) أو مبخرات ألواح، مما يوفر استهلاكًا منخفضًا للطاقة ومعدات بسيطة.

للمواد ذات درجة غليان عالية (5-15 درجة مئوية فأكثر): يُنصح باستخدام عملية التبخير بالدوران القسري MVR. تُقلل معدلات التدفق العالية من الترسبات وتُحسّن معامل انتقال الحرارة؛ وعند الحاجة، يُمكن استخدام اقتران MVR ثنائي التأثير أو متعدد التأثير لتخفيف ضغط فرق درجة الحرارة.

بالنسبة للمواد ذات نقطة الغليان المرتفعة للغاية/المواد سهلة التبلور: يجب استخدام الدورة القسرية MVR + المتبلور، مع مضخات دوران محسنة لمنع الانسداد، وتصميم ضاغط عالي الرأس لضمان كفاءة التبخر.

3. اعتبارات توافق المعدات والتشغيل

يجب أن يأخذ اختيار الضاغط بعين الاعتبار ارتفاع درجة الحرارة المطلوب بسبب زيادة نقطة الغليان لتجنب نسبة الضغط غير الكافية.

ضبط ضغط التشغيل ودرجة حرارة التبخر بشكل مناسب لتحسين فرق درجة حرارة انتقال الحرارة وتقليل استهلاك الطاقة.

II. تأثير اللزوجة واختيار العملية

1. تحليل تأثير اللزوجة

تؤدي اللزوجة العالية للمواد إلى ضعف السيولة، مما يتسبب بسهولة في تراكم المواد وتكوين القشور على سطح نقل الحرارة، مما يقلل من كفاءة نقل الحرارة ويزيد من مقاومة الضخ.

مع حدوث التبخر والتركيز، تستمر اللزوجة في الارتفاع، مما يشكل تحديات لنوع المبخر وطريقة التداول.

2. استراتيجية اختيار العملية

المواد ذات اللزوجة المنخفضة (<500 سنتي بواز):

مناسب لتبخير غشاء MVR (غشاء صاعد/هابط). تُشكّل المادة طبقة رقيقة وموحدة على سطح التسخين، مما يُسهّل التسخين ويرفع الكفاءة.

المواد ذات اللزوجة المتوسطة (500-2000 سنتي بواز):

يُنصح باستخدام مبخر لوحي MVR أو مبخر بالدوران القسري. يتميز هيكل اللوحة بسهولة التنظيف، وقنوات التدفق أقل عرضة للانسداد، وتضمن مضخة الدوران تدفقًا عالي السرعة للمواد، مما يمنع التركيز الموضعي والترسبات.

المواد ذات اللزوجة العالية/المعرضة للتلوث (>2000 سنتي بواز): 

استخدم تقنية التبخير بالدوران القسري MVR، أو حتى قم بدمجها مع جهاز تبخير الفيلم المكشط، لكشط المواد بشكل مستمر من سطح التسخين، ومنع التكوير والانسداد.

3. اعتبارات توافق المعدات والتشغيل: 

تتطلب المواد ذات اللزوجة العالية مضخة دوران عالية التدفق وعالية الرأس لضمان تدفق النظام ونقل الحرارة.

يجب أن يعمل تصميم المبخر على تقليل المناطق الميتة ودمج وظيفة التنظيف الذاتي لتسهيل التنظيف والصيانة عبر الإنترنت.

دراسات حالة حول نوع المادة وتوافق العملية:

1. مواد منخفضة نقطة الغليان ومنخفضة اللزوجة - مثل المحاليل الصيدلانية والغذائية: يوصى بعملية التبخير بالفيلم/اللوحة المتساقطة MVR، الموفرة للطاقة وعالية الأداء، مما يضمن جودة المنتج.

2. المواد ذات درجة الغليان المرتفعة واللزوجة المتوسطة إلى المنخفضة - مثل مياه الصرف الصحي المالحة غير العضوية: يوصى بتبخير الدورة القسرية MVR، مما يعالج بشكل فعال ارتفاع درجة الغليان ويمنع انسداد التبلور.

3. المواد ذات اللزوجة العالية وارتفاع نقطة الغليان - مثل مياه الصرف الصحي العضوية عالية التركيز والمحلول الكيميائي الأم: استخدم عملية مشتركة تجمع بين الدورة القسرية ذات معدل التدفق المتوسط + عملية التبخير بالفيلم المكشط، مما يوازن بين التحديات المعقدة المتمثلة في اللزوجة العالية وارتفاع نقطة الغليان.

رابعًا: عملية الاختيار الشاملة والتوصيات

1. اختبار خصائص المواد: قم بقياس ارتفاع نقطة الغليان ومنحنى تغير اللزوجة بدقة عند نقاط التركيز الأولية والنهائية للحصول على معلمات التصميم الرئيسية.

2. مقارنة مخططات العملية: مقارنة مخططات متعددة من الناحية الفنية والاقتصادية، مع الأخذ في الاعتبار ارتفاع نقطة الغليان، واللزوجة، وحساسية الحرارة، واتجاه التبلور.

3. تحسين المعدات والنظام: تحسين تكوين المكونات الأساسية مثل الضواغط والمضخات الدائرية والسخانات والفواصل بناءً على المعلمات الرئيسية.

4. تصميم التشغيل والصيانة: ضع في الاعتبار التنظيف عبر الإنترنت، وتدابير منع الانسداد، والتحكم التلقائي لتحسين قدرة النظام على التكيف والاستقرار.

خامسًا: المفاهيم الخاطئة والتحذيرات الشائعة

• إن تجاهل تأثير ارتفاع نقطة الغليان على اختيار الضاغط يؤدي إلى ارتفاع غير كافٍ في درجة الحرارة وانخفاض كفاءة التبخر.

• يؤدي التقليل من تقدير تأثير تغيرات اللزوجة على التدفق ونقل الحرارة إلى ضواغط ذات حجم أصغر من الحجم المطلوب، مما يتسبب في حدوث تضخم متكرر وتوقف مؤقت عن العمل.

• اختيار الضواغط بناءً على خصائص المواد الأولية فقط دون مراعاة التغيرات الديناميكية في التركيز واللزوجة ونقطة الغليان أثناء التبخر.

سادسا . الخاتمة

يتطلب اختيار عملية تبخير MVR المناسبة لمختلف المواد تحليلًا علميًا لخصائص المادة، مع التركيز على معيارين أساسيين: ارتفاع درجة الغليان واللزوجة، والتوافق المنطقي بين نوع المبخر وتكوين النظام. ولا يمكن ضمان تشغيل نظام MVR بكفاءة وتوفيرًا للطاقة واستقرارًا إلا من خلال دراسة شاملة للخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة، والتغيرات الديناميكية في عملية التبخير، بالإضافة إلى الجوانب الاقتصادية. أما بالنسبة للمشاريع العملية، فيُنصح بالجمع بين الاختبارات المعملية وعمليات المحاكاة الاحترافية لتوفير بيانات موثوقة لاختيار العملية.