مبخرات القشرة والأنبوبهي واحدة من أقدم التصاميم في الكتاب. انهم ليسوا يتوهم. إنهم ليسوا أحدث التقنيات. ولكنها تعمل-وتستمر في العمل-في تطبيقات أكثر من أي نوع آخر من المبخرات التي استخدمناها.
لقد قمنا بتركيبها في مصانع الكيماويات، وخطوط تجهيز الأغذية، ومرافق معالجة مياه الصرف الصحي. لقد قمنا أيضًا باستبدال عدد قليل من الأجهزة التي كانت ذات حجم سيء أو تم تحديدها للمهمة الخاطئة. وإليك ما رأيناه بالفعل.
ما الذي يفعله مبخر القشرة والأنبوب في الواقع؟
المبخر ذو القشرة والأنبوب عبارة عن مبادل حراري يقوم بغلي السائل لتركيزه أو استعادة البخار. يتدفق التغذية السائلة عبر الأنابيب (أو في بعض الأحيان عبر القشرة). يتدفق وسط التسخين-عادةً البخار أو السائل الحراري الساخن-على الجانب الآخر. تنتقل الحرارة عبر جدار الأنبوب، فيغلي السائل، وينفصل البخار، ويخرج السائل المركز من الأسفل.
الفرق الرئيسي بين الغلاف القياسي-و-المبادل الحراري للأنبوب: يشتمل المبخر على منطقة انفصال السائل عن البخار-، وعادةً ما تكون مساحة أكبر في الجزء العلوي أو السفلي من الغلاف، حيث يمكن للبخار أن ينفصل عن السائل دون حمل قطرات محصورة.
التكوينان اللذان نستخدمهما فعليًا
- مرة واحدة-خلال (التغذية-و-التسييل): تدخل التغذية، ويتبخر بعض السائل، ويخرج السائل المركز المتبقي والبخار معًا. ويتم فصل البخار في وعاء منفصل أو في منطقة فصل متكاملة.
- إعادة التدوير: يتم ضخ السائل عبر الأنابيب عدة مرات. يومض جزء من السائل ليتبخر في كل تمريرة. يكون تدفق إعادة التدوير عادةً 3-10x تدفق التغذية.
تجربتنا:
- مرة واحدة-أسهل وأرخص. جيد للأعلاف النظيفة ذات احتمالية تلوث منخفضة.
- يتم تغذية القاذورات المعاد تدويرها بشكل أفضل لأن السرعة العالية تحافظ على المواد الصلبة في حالة تعليق.
لقد رأينا وحدات إعادة التدوير تعمل لمدة 5+ من السنوات مع الحد الأدنى من التلوث في الخدمات التي كان من الممكن أن يتم توصيلها مرة واحدة-من خلال التصميم خلال 6 أشهر.
القرار الجانبي للأنبوب-الجانب مقابل الصدفة-القرار الجانبي
هذا هو خيار التصميم الأول الذي نقوم به.
| المعلمة | الأنبوبة-الغليان الجانبي | شل-الغليان الجانبي |
| تداول الأعلاف | القسري من خلال الأنابيب | جانب الصدفة، طبيعي أو قسري |
| انخفاض الضغط | أعلى (الأنابيب مقيدة) | أدنى |
| وسيلة التدفئة | جانب القشرة (البخار أو السائل) | جانب الأنبوب (البخار أو السائل) |
| تنظيف | يمكن تنظيف الأنابيب ميكانيكيا | الجانب الصدفي أصعب في التنظيف |
| انفصال البخار | جيد مع القبة المناسبة | يتطلب منطقة فك الارتباط للقذيفة |
قاعدتنا الأساسية: نضع السائل المغلي على جانب القشرة عندما تكون التغذية نظيفة ويجب أن يكون انخفاض الضغط منخفضًا. نضعه على جانب الأنبوب عندما تكون التغذية لزجة أو ملوثة-التنظيف الميكانيكي للأنابيب أسهل بكثير من تنظيف جانب القشرة.
تصميم حزمة الأنبوب: ما نحدده
قطر الأنبوب: لقد استخدمنا أنابيب 25 مم، 32 مم، و 50 مم. بالنسبة لخدمات الغليان، تتعامل الأنابيب الأكبر حجمًا (32-50 مم) مع تدفق الطور-بشكل أفضل. الأنابيب الأصغر حجمًا (25 مم) تكون أكثر عرضة للارتباط بالبخار والجفاف.
طول الأنبوب: 3-6 م نموذجي. تحتاج الأنابيب الأطول إلى المزيد من الدعم ولها انخفاض أكبر في الضغط. في تجربتنا، 4.5 متر هي النقطة المثالية العملية لمعظم مهام الغليان.
تصميم الحاجز: حواجز مقطعية بنسبة قطع تتراوح بين 20-40%. لقد رأينا مبخرات بدون حواجز-وكان توزيع سرعة البخار ضعيفًا، وتجاوز السائل منطقة التسخين. الحواجز ليست اختيارية في الغليان الجانبي للصدفة-.
مواصفاتنا: أرضية مربعة لجميع خدمات الغليان. تقلل المسافة المثلثية من إمكانية التنظيف، وفي المبخرات، ستحتاج إلى تنظيف الأنابيب.
فك ارتباط البخار: الجزء الأكثر إغفالًا
يجب على كل مبخر ذو غلاف وأنبوب أن يفصل البخار عن السائل. يحدد تصميم منطقة فك الارتباط ما إذا كنت ستحصل على بخار نظيف أو سائل مرحل.
ما رأيناه يعمل:
- الارتفاع المناسب: لا يقل عن 1.5x قطر القشرة فوق منطقة الغليان
- وسادة إزالة الرطوبة: شبكة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو نوع شيفرون-عند مخرج البخار
- حاجز المدخل: لتوزيع التدفق الوارد على مرحلتين-عبر الصدفة
ما رأيناه يفشل:
- كان مزيل الضباب صغيرًا جدًا-وقد شهدنا معدلات ترحيل سائل تتراوح بين 5 و10% في الوحدات ذات التصميم السيئ
- كان ارتفاع الانفصال قصيرًا جدًا-وكانت سرعة البخار عالية جدًا بحيث لا يمكن إسقاط قطرات سائلة
قائمة المراجعة التشغيلية للمبخرات ذات الغلاف والأنبوب
بناءً على ما رأيناه يفشل:
- التحكم في درجة الحرارة – الحفاظ على فارق درجة حرارة ثابت عبر جدار الأنبوب. عالية جدًا وستحصل على غليان وتلوث موضعي.
- التحكم في المستوى - في وحدات إعادة التدوير، حافظ على ثبات مستوى السائل. يؤدي الارتفاع إلى ترحيل البخار.
- التحكم في الضغط – تتغير درجة حرارة الغليان مع الضغط. اجعلها مستقرة.
- المعالجة المسبقة للتغذية - إزالة المواد الصلبة قبل المبخر. لقد رأينا أن الشاشات والمرشحات تقلل من التلوث بنسبة 50-70%.
- إزالة المكثفات – على جانب التسخين، تأكد من تصريف المكثفات بحرية. إذا تجمع، فإنه يقلل من انتقال الحرارة.
- الفحص المنتظم - كل 3 إلى 6 أشهر، قم بفحص صفيحة الأنبوب بصريًا للتأكد من عدم وجود قاذورات أو تآكل.
- بروتوكول التنظيف – يعمل التنظيف الكيميائي (CIP) على معظم الأوساخ. يعد التنظيف الميكانيكي أكثر فعالية بالنسبة للقشرة الصلبة ولكنه يستغرق وقتًا أطول.
قائمة مرجعية للاختيار للمبخرات ذات الغلاف والأنبوب
قبل التحديد:
- خصائص التغذية - اللزوجة، محتوى المواد الصلبة، الرقم الهيدروجيني، حساسية درجة الحرارة، الميل للتلوث.
- جانب الغليان – الصدفة أم الأنبوب؟ قرر بناءً على اللزوجة والتلوث والوصول إلى التنظيف.
- قطر الأنبوب – أكبر (32-50 ملم) للغليان بالمواد الصلبة؛ أصغر للسوائل النظيفة.
- منطقة فك الارتباط – الارتفاع وتصميم مزيل الضباب. لا تخطي هذا.
- المواد - أسوأ-حالة تآكل، وليست متوسطة. بدل التآكل لتدفق مرحلتين-.
- نسبة إعادة التدوير - في حالة استخدام تصميم إعادة التدوير، يكون تدفق التغذية 3-10x نموذجيًا.
- طريقة التنظيف – هل يوجد نظام CIP؟ هل يمكن الوصول إلى الأنابيب للتنظيف الميكانيكي؟
- قيود المساحة - الارتفاع الرأسي لسحب الأنبوب. أفقي لتنظيف جانب الصدفة-.
- سجل تتبع البائع - اطلب مراجع في تطبيقات مماثلة. المبخرات متخصصة. ليس كل بائع يحصل عليها بشكل صحيح.