به طور کلی، ساختار چیلرها اعم از تراکمی یا جذبی، از قطعات و متعلقات مختلف و گوناگونی تشکیل شده است. اواپراتور چیلر یکی از قطعات مهم و حائز اهمیت تعیین شده در ساختار این مدل از سیستم های تهویه مطبوع به شمار می رود.
در این زمینه باید خاطر نشان نمود که مکانیزم کارکرد و عملکرد چیلرها بر مبنای سیکل تبرید تراکمی صورت می گیرد. برای اجرایی شدن مطلوب و بهینه چرخه تبریدی سیستم، اجزا و قطعات مختلفی نظیر بخش اواپراتور به صورت مستقیم نقش مهمی دارند.
به عبارت بهتر، بخش اواپراتور نوعی مبدل حرارتی بوده که با جذب حرارت موجود در سیال، فرآیند خنک کردن دمای آب را محقق می سازد. برای تکمیل شدن این سیکل، گرمای جذب شده به ماده مبرد در حال تبخیر منتقل می شود. در نتیجه این امر، جریان آب سرد شده ، و برای تولید هوای خنک به سایر تجهیزات سرمایشی تعیین شده در سازه هدایت می گردد. ناگفته نماند که گاز مبرد پس از تبخیر شدن، از قسمت اواپراتور به لوله مکش کمپرسور چیلر منتقل می شود.
در ساختار این نوع اوپراتور در چیلرهای تراکمی یک مخزن استوانه ای به عنوان پوسته وجود دارد که در داخل آن لوله های مسی قرار گرفته است و در داخل این لوله ها سیال مبرد در حال گردش است و آب در اطراف لوله ها جریان می یابد. نحوه عملکر اوپراتور پوسته ولوله به این شکل است که از طریق جداره های خارجی لوله های مسی، مبرد در حال تبخیر می تواند حرارت را از آب بگیرد و آب را سرد کند.
آب داغی که بایستی خنک شود در داخل پوسته، بیرون لوله های مسی قرار میگیرد. مبرد(گاز مایع) وارد لوله های مسی می شود و انتقال حرارت از طریق سطح کویل بصورت غیر مستقیم صورت می پذیرد. در نهایت بخار داغ از قسمت خروجی اواپراتور شل اند تیوب خارج، و وارد مکش کمپرسور می گردد.
اواپراتور فلودد که در آن آب داخل لوله ها عبور می کند و مبرد در داخل یک پوسته بسته از بیرون لوله ها جریان می یابد. عمدتاً در چیلر فلودد ، تقریباً 50 تا 75 درصد لوله‌ها در مبرد مایع غوطه ور می شوند.
در اواپراتور طراحی فلودد ، لوله ها در داخل پوسته قرار می گیرند و حاوی آب مصرف کننده (هواساز،فن کویل و غیره) هستند. پوسته ، مبرد را در خود جای داده است. مبرد و آب هرگز به هم نمی رسند یا مخلوط نمی شوند، آنها همیشه توسط دیواره فلزی لوله ها از هم جدا می شوند و فقط دما بین آنها منتقل می شود. لوله ها در طول اواپراتور قرار دارند و آب مصرف کننده در داخل لوله ها جریان می یابد. مبرد خارج از لوله ها قرار می گیرد و با سطح لوله ها در تماس است و تبادل حرارت انجام میشود.در نتیجه آب خنک شده و به وسیله ی پمپ های سیرکوله ی مربوطه به مصرف کننده انتقال داده میشود.
در تجهیزات تهویه مطبوع انبساط مستقیم کویل دی ایکس یا همان اواپراتور حاوی مبرد به شکل مستقل درون واحد توزیع کننده هوای سرد و گرم هواساز قرار میگیرد تا دیگر احتیاجی به سیال واسط مانند آب جهت انتقال حرارت نباشد.
اواپراتور: کاربردها و پیشرفت‌های اخیر
: اواپراتور (Evaporator) یکی از دستگاه‌های حرارتی است که در فرآیندهای صنعتی به منظور تبدیل مایعات به گاز استفاده میشود. این دستگاه با کاهش فشار و انتقال حرارت، مایع را به گاز تبدیل می‌کند. در این مقاله، تلاش خواهیم کرد تا به بررسی عملکرد و کاربردهای اواپراتور در صنایع مختلف بپردازیم و همچنین به بررسی پیشرفت‌های اخیر در این زمینه خواهیم پرداخت.بخش اول: مفهوم اواپراتور
تعریف اواپراتور و عملکرد آن
اجزای اصلی اواپراتور شامل کمپرسور، گرم‌کن و جذب‌کن
نحوه کارکرد و تبدیل مایع به گاز
بخش دوم: کاربردهای اواپراتور
استفاده اواپراتور در صنایع نفت و گاز برای جداسازی و تصفیه مایعات
استفاده اواپراتور در سیستم‌های تهویه و تبرید هوا در ساختمان‌ها و خودروها
کاربردهای اواپراتور در صنایع شیمیایی و فرآیندهای دیگر
بخش سوم: پیشرفت‌های اخیر در زمینه اواپراتور
بهبود عملکرد و کارایی اواپراتور با استفاده از فناوری‌های نوین
کاهش هزینه و افزایش بهره‌وری در استفاده از اواپراتور
امکانات جدیدی که برای اواپراتور توسعه داده شده است، مانند اواپراتورهای چند مرحله‌ای
نتیجه‌گیری: اواپراتور به عنوان یک دستگاه حرارتی مهم، در صنایع مختلف کاربردهای گسترده‌ای دارد. از جمله کاربردهای اصلی آن می‌توان به تبدیل مایعات به گاز، جداسازی و تصفیه مایعات در صنایع نفت و گاز، استفاده در سیستم‌های تهویه و تبرید هوا و استفاده در صنایع شیمیایی اشاره کرد. پیشرفت‌های اخیر در زمینه اواپراتور باعث بهبود عملکرد و کارایی آن شده است و امکانات جدیدی برای استفاده بهتر از این دستگاه توسعه داده شده است.
انواع اواپراتورها به شکل زیر هستند:
اواپراتور تبخیر (Falling Film Evaporator): این نوع اواپراتور برای تبخیر مایعات کم‌ویسکوز استفاده میشود. در این دستگاه، مایع به صورت یک لایه نازک بر روی سطح دیواره‌های داخلی قرار میگیرد و با تماس با دیواره‌ها تبخیر میشود. این فرآیند کاربرد زیادی در صنایع شیمیایی، پالایشگاه‌ها و فرآیندهای غذایی دارد.
اواپراتور تلقیحی (Forced Circulation Evaporator): در این نوع اواپراتور، مایع به صورت مکانیکی در داخل دستگاه حرکت می‌کند. از پمپ‌ها برای ایجاد جریان و درنهایت تبخیر مایع استفاده میشود. این نوع اواپراتور برای مایعات با غلظت بالا و چسبندگی مناسب است.
اواپراتور بخاری (Steam Evaporator): در این نوع اواپراتور، استفاده از بخار به عنوان منبع حرارتی برای تبخیر مایع صورت میگیرد. مایع وارد دستگاه شده و با تماس با سطح گرم میشود و به گاز تبدیل میشود. این نوع اواپراتور در صنایع تولید بخار، تصفیه آب و صنایع شیمیایی استفاده میشود.
اواپراتور جذبی (Absorption Evaporator): در این نوع اواپراتور، از فرآیند جذب برای تبخیر مایع استفاده میشود. در این دستگاه، یک ماده جاذب (مثلاً آب) مایع را جذب می‌کند و سپس با تغییر شرایط (مانند افزایش دما یا کاهش فشار)، مایع را جدا می‌کند و به گاز تبدیل می‌کند. این نوع اواپراتور در صنایع تولید بخار، تصفیه آب، تولید الکل و صنایع فرآیندی مورد استفاده قرار میگیرد.
اواپراتور تراکمی (Mechanical Vapor Compression Evaporator): در این نوع اواپراتور، برای تبخیر مایع، از فشار واپور کمپرس شده استفاده میشود. این فشار باعث افزایش دما و انتقال حرارت به مایع میشود که منجر به تبخیر آن میشود. این فرآیند کاربرد زیادی در تصفیه آب، تولید الکل، تولید لبنیات و صنایع پتروشیمی دارد.
اواپراتورها دارای ویژگی‌های زیر هستند:
انتقال حرارت: یکی از ویژگی‌های اصلی اواپراتورها، قابلیت انتقال حرارت بالا است. با استفاده از فناوری‌های مختلف مانند سطوح تبادل حرارتی، لوله‌های صرفه‌جویی و جریان مناسب مایع، اواپراتورها قادر به انتقال حرارت بسیار بالا در مدت زمان کوتاهی هستند
کاربردهای گسترده:
اواپراتورها در صنایع مختلف نفت و گاز، شیمیایی، غذایی، دارویی و دیگر صنایع فرآیندی استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها جهت تصفیه، تبخیر، جداسازی و تغلیظ مایعات بکار می‌روند.
مصرف انرژی کم: اواپراتورها عملکردی با کارایی بالا دارند و به صورت مداوم مایع را تبخیر می‌کنند. این به معنای مصرف انرژی کمتر و صرفه‌جویی در هزینه‌های انرژی است
قابلیت تنظیم: اواپراتورها قابلیت تنظیم جریان مایع و پارامترهای فرآیند را دارند. این امکان به کاربران اجازه می‌دهد تا بر اساس نیاز خود، سرعت تبخیر، غلظت و دما را تنظیم کنند
پایداری عملکرد: اواپراتورها به طور معمول دارای ساختار ساده و قطعات کمی هستند که باعث میشود عملکرد آنها پایدار باشد و نیاز به تعمیرات و نگهداری کمتری داشته باشند
انعطاف‌پذیری: اواپراتورها قابلیت سازگاری با مختلف نوع مایعات و شرایط فرآیند را دارند. این به کاربران امکان می‌دهد اواپراتور را بر اساس نیاز خود و با در نظر گرفتن خواص مایعات مورد استفاده، انتخاب کنند.
اواپراتور یا همچنین به آن "صمام برقی" یک قطعه کلیدی در سیستم‌های چیلر است. این دستگاه به عنوان یک صمام کنترل جریان فرآیند سرمایش و گرمایش در چیلر عمل می‌کند. نقش اصلی اواپراتور در چیلر، کنترل جریان مبرد (معمولاً آب) است.
وظیفه اواپراتور به عنوان یک صمام کنترل جریان، کنترل دقیق جریان مبرد وارده به بخش تبادل حرارت چیلر را بر عهده دارد. با تنظیم مقدار جریان، میزان سرمایش یا گرمایش تولید شده توسط چیلر تغییر می‌کند. این به معنای تنظیم دمای خروجی مبرد است.
عملکرد اواپراتور به صورت خودکار یا دستی می‌تواند باشد. در حالت خودکار، اواپراتور براساس سنسورها و اطلاعاتی که از سیستم دریافت می‌کند، جریان مبرد را به طور خودکار تنظیم می‌کند. در حالت دستی، عملکرد اواپراتور توسط یک فرد انسانی کنترل میشود.
به طور کلی، اواپراتور در چیلر برای کنترل جریان مبرد و در نتیجه کنترل دمای خروجی مبرد استفاده میشود. این کنترل می‌تواند به صورت خودکار یا دستی انجام شود و باعث بهبود عملکرد و کارایی سیستم چیلر میشود.
