مبخر أنبوبي ثلاثي التأثير

1. شرح المفهوم الأساسي: ما هو المبخر "من النوع الأنبوبي"؟

يُشير مصطلح "المبخّر الأنبوبي" إلى مُبخّر تستخدم حجرة تسخينه هيكلًا صدفيًا وأنبوبيًا. هذا هو جوهر المُبخّر، ووظيفته توفير الحرارة اللازمة لتبخير المواد.

البنية الأساسية: تتكون من غلاف كبير وحزمة داخلية من أنابيب نقل الحرارة المتوازية.

مبدأ العمل: عادةً ما يتكثف بخار التسخين أو البخار الثانوي من التأثير المسبق في جانب الغلاف، مما يؤدي إلى إطلاق كمية كبيرة من الحرارة الكامنة؛ بينما تتدفق المادة المراد تبخرها عبر الأنابيب في جانب الأنبوب، وتمتص الحرارة وتتعرض لارتفاع في درجة الحرارة أو تبخر جزئي.

اختيار المواد: اعتمادًا على قابلية التآكل وميل المادة للتوسع، يمكن تصنيع أنابيب نقل الحرارة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205/2507، والتيتانيوم، وHastelloy، وما إلى ذلك.

يشير التبخير ثلاثي التأثير إلى ربط ثلاث وحدات تبخير من نوع الأنبوب على التوالي وفقًا لنمط تدفق محدد (تيار مشترك، وتيار معاكس، وتدفق موازٍ) لتحقيق إعادة استخدام الطاقة الحرارية على ثلاث مراحل.

2. مبدأ العمل والعملية 

يعتمد مبدأ عمل المبخر الأنبوبي ثلاثي التأثير على الجمع بين التبخير متعدد التأثيرات والتبادل الحراري الأنبوبي. ويكمن جوهر توفيره للطاقة في إعادة استخدام البخار الثانوي.

لنأخذ عملية مشتركة متزامنة كمثال:

التبخير بالتأثير الأول: يدخل البخار الحي إلى جانب غلاف غرفة التسخين بالتأثير الأول، مُكثِّفًا ومُطلِقًا حرارة. تمر المادة عبر جانب الأنبوب وتُسخَّن حتى الغليان. في هذه الحالة، تعمل عملية التأثير الأول عند درجة حرارة/ضغط مرتفعين نسبيًا.

نقل البخار الثانوي: يتم إدخال البخار الثانوي الناتج عن التبخر بالتأثير الأول إلى الجانب الخارجي لغرفة التسخين بالتأثير الثاني، ليكون بمثابة مصدر حرارة للتأثير الثاني.

التبخير بالتأثير الثاني والثالث: يدخل مُركّز التأثير الأول إلى التأثير الثاني تحت ضغط مُتفاوت. ولأن ضغط التشغيل للتأثير الثاني مُنخفض عبر نظام تفريغ، فإن درجة غليان مادته تكون منخفضة أيضًا، لذا يكفي البخار الثانوي الناتج عن التأثير الأول لجعله يغلي. تتكرر هذه العملية بين التأثيرين الثاني والثالث، حيث يعمل البخار الثانوي الناتج عن التأثير الثاني كمصدر حرارة للتأثير الثالث.

التكثيف والتفريغ: يدخل البخار الثانوي الناتج عن التأثير الثالث إلى مكثف التأثير النهائي، ويُكثَّف بالكامل بماء التبريد. بعد تركيزه على ثلاث مراحل، يصل إلى التركيز المطلوب، ويُفرَّغ من النظام بواسطة مضخة تفريغ.

3. الميزات التقنية لمبخر الأنبوبي ثلاثي التأثير بغشاء متساقط:

كفاءة عالية في نقل الحرارة: فيلم سائل رقيق، واضطراب عالي، ومعامل نقل حرارة كبير.

وقت إقامة قصير: تمر المادة في مرور واحد، وهي مناسبة للمواد الحساسة للحرارة مثل العصير والحليب والمنتجات البيولوجية والأدوية.

عمود سائل ثابت منخفض: لا يوجد ارتفاع في نقطة الغليان بسبب الضغط الثابت لعمود السائل، مما يؤدي إلى فرق كبير في درجة الحرارة الفعالة.

متطلبات منع الترسبات الكبيرة: مناسبة للمواد النظيفة أو التي تحتوي على ترسبات خفيفة، وتتطلب نظام تنظيف سريع في المكان.

المكون الأساسي: الموزع الدقيق أمر بالغ الأهمية لتحقيق النجاح؛ إذ يجب أن يضمن توزيع الفيلم بشكل موحد في كل أنبوب لمنع تراكم الترسبات على الجدار الجاف.