Nguyên lý cơ bản của thiết bị bay hơi MVR

Thiết bị bay hơi MVR là viết tắt của nén hơi cơ học trong tiếng Anh. MVR là công nghệ tái sử dụng năng lượng được tạo ra bởi hơi nước thứ cấp của chính nó để giảm nhu cầu năng lượng bên ngoài.
Hơi thứ cấp sau khi được máy nén nén sẽ tăng áp suất và nhiệt độ, đồng thời entanpy cũng tăng theo. Nó được gửi đến buồng gia nhiệt của thiết bị bay hơi dưới dạng hơi gia nhiệt, được sử dụng làm hơi tạo ra để duy trì trạng thái bay hơi của chất lỏng vật liệu. Hơi nước nóng tự truyền nhiệt cho vật liệu và ngưng tụ thành nước. Bằng cách này, hơi nước ban đầu bị loại bỏ sẽ được tận dụng tối đa, nhiệt ẩn được thu hồi và hiệu suất nhiệt được cải thiện.
Ngay từ những năm 1960, Đức và Pháp đã áp dụng thành công công nghệ này vào các ngành công nghiệp như hóa chất, dược phẩm, sản xuất giấy, xử lý nước thải, khử mặn nước biển.
Quá trình làm việc bao gồm việc nén hơi nước ở nhiệt độ thấp thông qua máy nén, tăng nhiệt độ và áp suất, tăng entanpy, sau đó đi vào bộ trao đổi nhiệt để ngưng tụ nhằm tận dụng tối đa nhiệt ẩn của hơi nước. Ngoại trừ lúc khởi động, không cần tạo hơi nước trong toàn bộ quá trình bay hơi.
Trong quá trình bay hơi đa tác dụng, hơi thứ cấp có tác dụng nhất định trong thiết bị bay hơi không thể được sử dụng trực tiếp làm nguồn nhiệt chính mà chỉ có thể được sử dụng làm nguồn nhiệt thứ cấp hoặc thứ cấp. Là nguồn nhiệt chính, năng lượng bổ sung phải được cung cấp để tăng nhiệt độ (áp suất) của nó. Bơm tia hơi chỉ có thể nén một phần hơi thứ cấp, trong khi thiết bị bay hơi MVR có thể nén toàn bộ hơi thứ cấp trong thiết bị bay hơi.
Dung dịch được tuần hoàn trong thiết bị bay hơi màng rơi thông qua bơm tuần hoàn vật liệu trong ống gia nhiệt. Hơi ban đầu được làm nóng bằng hơi mới bên ngoài đường ống, làm nóng và đun sôi dung dịch để tạo ra hơi thứ cấp. Hơi thứ cấp thu được được hút vào bởi quạt tăng áp và sau khi điều áp, nhiệt độ của hơi thứ cấp tăng lên. Nó đóng vai trò như một nguồn sưởi ấm và đi vào buồng gia nhiệt để bay hơi theo chu kỳ. Sau khi khởi động bình thường, máy nén turbo hút hơi thứ cấp, được điều áp và chuyển thành hơi gia nhiệt, tuần hoàn và bay hơi liên tục. Nước bay hơi cuối cùng biến thành nước ngưng tụ và được thải ra ngoài.
Vì lý do chi phí, máy nén ly tâm một cấp và quạt cao áp thường được sử dụng trong các hệ thống nén hơi cơ học. Vì vậy, lời giải thích sau đây dành cho kiểu thiết kế này. Máy nén ly tâm là một máy điều khiển thể tích, duy trì tốc độ dòng thể tích gần như không đổi bất kể áp suất hút. Sự thay đổi tốc độ dòng khối tỷ lệ thuận với áp suất hút tuyệt đối.
Chu trình nén của máy nén ly tâm một cấp được mô tả bằng biểu đồ entropy entanpy. Công suất cần thiết cho máy nén ly tâm một cấp:
Ví dụ: nén hơi nước bão hòa từ thiết bị bay hơi từ trạng thái hút p1=1.9 bar, t1=119 độ đến p2=2.7 bar, t2=161 độ ( tỷ lệ nén Π= 1.4). Chu trình nén tuân theo đường cong đa hướng 1-2, làm tăng entanpy riêng của hơi nước Δ HP. Đối với entanpy riêng h2 của hơi nước, hơi nước đi vào bộ gia nhiệt của thiết bị bay hơi ở nhiệt độ này thông qua phương trình hiệu suất nội tại (hiệu suất đẳng entropic) của máy nén. Dựa trên lượng hơi hít vào, kg/giờ. Công việc nén biến đổi đơn vị HP (hiệu quả), kJ/kg. Công nén đẳng entropy đơn vị Hs, kJ/kg.
Hiệu suất đẳng entropy (hiệu suất bên trong) của máy nén phụ thuộc, trong số các yếu tố khác, vào chỉ số đa hướng của công nén biến đổi đơn vị hp κ Và khối lượng mol M của khí hít vào, cũng như nhiệt độ hít vào và độ tăng áp suất cần thiết. Đối với công suất ghép thực tế của động cơ chính (động cơ điện, động cơ khí, tua bin, v.v.), biên độ tổn thất cơ học lớn hơn sẽ được xem xét. Máy nén ly tâm một cấp có cánh quạt làm bằng vật liệu tiêu chuẩn có thể đạt được mức tăng áp suất hơi nước với hệ số nén là 1,8. Nếu sử dụng vật liệu chất lượng cao hơn như titan, hệ số nén có thể lên tới 2,5. Theo cách này, áp suất cuối cùng p2 bằng 1,8 lần áp suất hút p1 hoặc tối đa là 2,5 lần, tương ứng với mức tăng nhiệt độ hơi bão hòa khoảng 12-18K, với mức tăng nhiệt độ tối đa lên tới 30K , tùy thuộc vào áp suất hút. Đối với công nghệ bay hơi, cách làm thông thường là biểu thị áp suất của nó dựa trên nhiệt độ điểm sôi tương ứng của nước. Bằng cách này, sự chênh lệch nhiệt độ hiệu quả được thể hiện trực tiếp.
Nguyên lý nén hơi cơ học
Thiết bị bay hơi nhỏ gọn, chiếm diện tích nhỏ và cần không gian nhỏ. Nó cũng có thể loại bỏ hệ thống làm mát. Đối với các nhà máy hiện có cần mở rộng thiết bị bay hơi để cung cấp hơi nước, công suất cung cấp nước không đủ và không đủ không gian, đặc biệt trong trường hợp bay hơi ở nhiệt độ thấp cần ngưng tụ nước lạnh, nó có thể đạt được cả tiết kiệm đầu tư và hiệu quả tiết kiệm năng lượng tốt.