หลักการพื้นฐานของเครื่องระเหย MVR

เครื่องระเหย MVR เป็นตัวย่อสำหรับการบีบอัดไอเชิงกลในภาษาอังกฤษ MVR เป็นเทคโนโลยีที่นำพลังงานที่เกิดจากไอน้ำสำรองของตัวเองกลับมาใช้ใหม่ เพื่อลดความต้องการพลังงานจากภายนอก
ไอน้ำทุติยภูมิหลังจากถูกบีบอัดโดยคอมเพรสเซอร์ ความดันและอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น และเอนทาลปีก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย มันถูกส่งไปยังห้องทำความร้อนของเครื่องระเหยเป็นไอน้ำร้อนซึ่งใช้ในการผลิตไอน้ำเพื่อรักษาสถานะการระเหยของของเหลวของวัสดุ ไอน้ำร้อนจะถ่ายเทความร้อนไปยังวัสดุและควบแน่นเป็นน้ำ ด้วยวิธีนี้ ไอน้ำที่แต่เดิมจะถูกทิ้งจะถูกนำไปใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่ ความร้อนแฝงจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ และปรับปรุงประสิทธิภาพเชิงความร้อน
ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 เยอรมนีและฝรั่งเศสประสบความสำเร็จในการนำเทคโนโลยีนี้ไปประยุกต์ใช้กับอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เคมี ยา การทำกระดาษ การบำบัดน้ำเสีย และการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล
กระบวนการทำงานประกอบด้วยการอัดไอน้ำอุณหภูมิต่ำผ่านคอมเพรสเซอร์ เพิ่มอุณหภูมิและความดัน เพิ่มเอนทาลปี จากนั้นเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อควบแน่นเพื่อใช้ความร้อนแฝงของไอน้ำอย่างเต็มที่ ไม่จำเป็นต้องสร้างไอน้ำในระหว่างกระบวนการระเหยทั้งหมด ยกเว้นการเริ่มต้นระบบ
ในกระบวนการระเหยหลายเอฟเฟกต์ ไอน้ำทุติยภูมิของเอฟเฟกต์บางอย่างในเครื่องระเหยไม่สามารถใช้เป็นแหล่งความร้อนหลักได้โดยตรง แต่สามารถใช้เป็นแหล่งความร้อนทุติยภูมิหรือทุติยภูมิเท่านั้น ในฐานะแหล่งความร้อนหลัก จะต้องจัดหาพลังงานเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มอุณหภูมิ (ความดัน) ปั๊มเจ็ทไอน้ำสามารถบีบอัดไอน้ำทุติยภูมิได้เพียงบางส่วนเท่านั้น ในขณะที่เครื่องระเหย MVR สามารถบีบอัดไอน้ำทุติยภูมิทั้งหมดในเครื่องระเหยได้
สารละลายจะหมุนเวียนในเครื่องระเหยแบบฟิล์มตกผ่านปั๊มหมุนเวียนวัสดุภายในท่อทำความร้อน ไอน้ำเริ่มแรกจะถูกให้ความร้อนด้วยไอน้ำใหม่ที่อยู่นอกท่อ ซึ่งให้ความร้อนและต้มสารละลายเพื่อผลิตไอน้ำสำรอง ไอน้ำทุติยภูมิที่เกิดขึ้นจะถูกดูดเข้าไปโดยพัดลมเทอร์โบชาร์จ และหลังจากการเพิ่มแรงดัน อุณหภูมิของไอน้ำทุติยภูมิจะเพิ่มขึ้น มันทำหน้าที่เป็นแหล่งความร้อนและเข้าสู่ห้องทำความร้อนเพื่อการระเหยแบบวน หลังจากการสตาร์ทตามปกติ เทอร์โบคอมเพรสเซอร์จะดูดไอน้ำทุติยภูมิซึ่งถูกเพิ่มแรงดันและแปลงเป็นไอน้ำร้อน โดยหมุนเวียนและระเหยอย่างต่อเนื่อง ในที่สุดน้ำที่ระเหยจะกลายเป็นคอนเดนเสทและถูกระบายออก
เนื่องจากเหตุผลด้านต้นทุน จึงมักใช้คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงขั้นตอนเดียวและพัดลมแรงดันสูงในระบบการบีบอัดไอน้ำเชิงกล ดังนั้นคำอธิบายต่อไปนี้มีไว้สำหรับการออกแบบประเภทนี้ คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงเป็นเครื่องควบคุมปริมาตร ซึ่งรักษาอัตราการไหลของปริมาตรให้เกือบคงที่โดยไม่คำนึงถึงแรงดันในการดูด การเปลี่ยนแปลงของอัตราการไหลของมวลเป็นสัดส่วนกับแรงดันดูดสัมบูรณ์
วงจรการบีบอัดของคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงขั้นตอนเดียวแสดงไว้ในแผนภาพเอนทาลปี กำลังไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงขั้นตอนเดียว:
ตัวอย่างเช่น การบีบอัดไอน้ำอิ่มตัวจากเครื่องระเหยจากสถานะการดูด p1=1.9 bar, t1=119 องศาถึง p2=2.7 bar, t2=161 องศา ( อัตราส่วนกำลังอัด Π= 1.4) วงจรการบีบอัดเป็นไปตามเส้นโค้งโพลีทรอปิก 1-2 ซึ่งจะเป็นการเพิ่มเอนทาลปีจำเพาะของไอน้ำ Δ HP สำหรับเอนทาลปีจำเพาะ h2 ของไอน้ำ ไอน้ำจะเข้าสู่เครื่องทำความร้อนของเครื่องระเหยที่อุณหภูมินี้ผ่านสมการประสิทธิภาพภายใน (ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิก) ของคอมเพรสเซอร์ ขึ้นอยู่กับปริมาณไอน้ำที่สูดเข้าไป กิโลกรัม/ชม. งานการบีบอัดแบบแปรผันของหน่วย HP (มีประสิทธิผล), kJ/kg งานบีบอัดไอเซนโทรปิกของหน่วย Hs, kJ/kg
เหนือปัจจัยอื่น ๆ ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิก (ประสิทธิภาพภายใน) ของคอมเพรสเซอร์ขึ้นอยู่กับดัชนีโพลีทรอปิกของการทำงานการบีบอัดแบบแปรผันของหน่วย แรงม้า κ และมวลโมลาร์ M ของก๊าซที่สูดดม เช่นเดียวกับอุณหภูมิในการสูดดมและความดันที่ต้องการเพิ่มขึ้น สำหรับกำลังคัปปลิ้งที่แท้จริงของตัวขับเคลื่อนหลัก (มอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องยนต์แก๊ส กังหัน ฯลฯ) จะถือว่ามีส่วนต่างการสูญเสียทางกลที่มากกว่า คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงขั้นตอนเดียวที่มีใบพัดที่ทำจากวัสดุมาตรฐานสามารถให้แรงดันไอน้ำเพิ่มขึ้นด้วยปัจจัยการอัดที่ 1.8 หากใช้วัสดุคุณภาพสูง เช่น ไทเทเนียม ค่ากำลังอัดจะสูงถึง 2.5 ด้วยวิธีนี้ แรงดันสุดท้าย p2 จะเป็น 1.8 เท่าของแรงดันดูด p1 หรือสูงสุด 2.5 เท่า ซึ่งสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิไอน้ำอิ่มตัวประมาณ 12-18K โดยมีอุณหภูมิสูงสุดเพิ่มขึ้นสูงสุดถึง 30K ขึ้นอยู่กับแรงดูด สำหรับเทคโนโลยีการระเหย แนวทางปฏิบัติตามปกติคือการแสดงแรงดันตามอุณหภูมิจุดเดือดที่สอดคล้องกันของน้ำ ด้วยวิธีนี้ ความแตกต่างของอุณหภูมิที่มีประสิทธิผลจะถูกนำเสนอโดยตรง
หลักการอัดไอน้ำเชิงกล
อุปกรณ์ระเหยมีขนาดกะทัดรัด ใช้พื้นที่น้อย และต้องใช้พื้นที่น้อย อีกทั้งยังสามารถกำจัดระบบระบายความร้อนได้อีกด้วย สำหรับโรงงานปัจจุบันที่ต้องการขยายอุปกรณ์การระเหยสำหรับไอน้ำ ความจุน้ำไม่เพียงพอ และพื้นที่ไม่เพียงพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่การระเหยที่อุณหภูมิต่ำต้องควบแน่นของน้ำเย็น จะช่วยประหยัดทั้งการลงทุนและผลการประหยัดพลังงานที่ดี