دانلود گزارش کارآموزی سیستمهای تبادل حرارت

با توجه به نیاز بخش صنعت به مبدلهای حرارتی و نقش بسزای این تجهیزات، امیدوارم که توانسته باشم منبعی مفید و در دسترس برای دانشجویان علاقمند به این رشته فراهم آورده باشم .

در اینجا لازم می دانم که از زحمات استاد ارجمند جناب آقای مهندس ................

که در ارائه این پروژه بنده را یاری نمودند صمیمانه تشکر و قدردانی نمایم و همچنین امید است که توانسته باشم گوشه ای از زحمات بی کران اساتید ارجمند که برای شکوفایی استعدادهای ما از جان خویش مایه گذاشتند را جبران کنم
تجهیزات تبخیری :
در صنعت دو نوع اصلی تجهیزات تبخیری لوله ای وجود دارد : دیگهای بخار و مبدلهای تبخیری .

در دیگهای بخار مستقیماً انرژی سوخت تبدیل به حرارت نهان تبخیر می شود .

در مبدلهای تبخیری عمل احتراق صورت نمی گیرد و فقط حرارت محسوس یا نهان یک سیال به حرارت نهان تبخیر سیال دیگر تبدیل می شود .

اگر یک مبدل تبخیری برای تغلیظ تبخیری آب با یک محلول آبی مورد استفاده قرار می گیرد ، اصطلاحاً آن را تغلیظ کننده تبخیری گویند .

اگر از مبدل تبخیری برای تغذیه حرارت مورد نیاز به پایین ستونهای تقطیر استفاده شود ( بخار تشکیل شده چه بخار باشد چه بخار ماده دیگر ) آن را ریبویلر گویند .

وقتی مبدل تبخیری برای تولید بخار آب و نیز به عنوان جزئی از فرایند تقطیر استفاده نشده باشد آن را تبخیر کننده می نامند .

زمانیکه به منظور تهیه آب خالص یا هر فرایند تغلیظ کردن دیگر ، یک تغلیظ کننده تبخیری به سیستم های تولید انرژی الکتریکی متصل شود آن را تبخیر کننده نیروگاهی می نامند و وقتی از آن برای تغلیظ یک محلول شیمیایی به روش تغلیظ تبخیری آب موجود در حلال استفاده می شود آن را تغلیظ کننده تبخیری شیمیایی می نامند .

بر خلاف تغلیظ کننده های تبخیری در ریبویلر ها هدف تأمین بخشی از حرارت مورد نیاز نقطیر بدون انجام تغلیظ می باشد ، اگرچه معمولاً از وقوع چنین پدیده ای نمی توان جلوگیری کرد .

در بسیاری از موارد برای ترکیبی از چند دستگاه گوناگون که هر یک از آنها را می توان تغلیظ کننده تبخیری نامید ، نیز از اصطلاح تغلیظ کننده تبخیری استفاده می شود .

فرآیندهای تبخیری در نیروگاه : در نیروگاهها فرآیندهای تبخیری به چهار گروه تقسیم می شوند : تبخیر کننده های آب جبرانی برای تغذیه به دیگ بخار تبخیر کننده های فرآیندی برای تهیه آب خالص تبخیر کننده برای انتقال حرارت دستگاه تقطیر آب نمک 1- تبخیر کننده های آب جبرانی : تبخیر کننده های آب جبرانی ، مقدار آب لازم برای جایگزینی نشت ها و کاستی های که به صورت بخار آب و یا مایع چگالی شده ، از سیستم خارج می شوند را تأمین می کند .

این تبخیر کننده ها به مراتب بزرگتر از تبخیر کننده های فرآیندی هستند و معمولاً از نوع یک مرحله ای هستند ، با وجود این بعضی اوقات با توجه به مشخصه های سیکل مایع چگالیده و نیز مقدار آب جبرانی مورد نیاز ، از تبخیر کننده های دو مرحله ای نیز استفاده می شود .

امروزه به ندرت می توان نیروگاهی فاقد این تجهیزات پیدا کرد .

تبخیر کننده هایی که خودشان کوچک هستند دارای 100 تا ft2 1000 سطح حرارتی می باشند .

2- تبخیر کننده ها در فرآیندها : در بسیاری از منابع به صورت مداوم نیاز به مقادیر زیادی آب مقطر می باشد .

در این گونه تأسیسات از تبخیر کننده های دو مرحله ای ، سه مرحله ای و یا چهار مرحله ای استفاده می شود .

این تبخیر کننده ها حرارت مورد نیاز خود را از بخار آب برداشت شده و یا به طور مستقیم از دیگ بخار دریافت می کنند .

انتخاب مراحل بستگی زیادی به ارتباط بین سرمایه گذاری ثابت و ارزش بهره برداری از بخار آب دارد .

در تبخیر کننده های چند مرحله ای که تغذیه آنها به صورت موازی صورت می گیرد ، نیازی نیست که تمام مرحله ها به صورت همزمان کار کند و بنابراین اگر مقدار آب مقطر مورد نیاز تغییر کرد ، می توان تعداد مراحل را تنظیم کرد .

معمولاً تبخیر کننده های مورد استفاده برای اینگونه خدمات دارای اندازه متوسط هستند و سطح حرارتی هر یک از پوسته ها مقدار 500 تا ft2 1000 است .

3- تبخیر کننده های مورد استفاده برای انتقال حرارت : تبخیر کننده های مورد استفاده در انتقال حرارت ، سیستمهای یک مرحله ای هستند که در آنها یک یا چند پوسته به صورت موازی با یکدیگر قرار دارند و بخار آب را از خروجی یک توربین فشار قوی یا موتور فشار قوی دریافت می کنند .

هدف از کاربرد این نوع تبخیر کننده ، چگالش بخار آب تولید شده در دیگ بخار فشار قوی که از درون توربین فشار قوی گذشته می باشد .

سپس مایع چگالیده شده با استفاده از یک چپ افزاینده فشار که مستقیماً به یک دیگ بخار فشار قوی برگردانده می شود و بدین ترتیب مواد فشار قوی به طور مداوم تغذیه می شود ، بدیهی است که محل نصب دیگ بخار و توربین فشار قوی بستگی زیادی به این مدار دارد .

با چگالش بخار خروجی از توربین یا موتور فشار قوی ، از حرارت منتقل در تبخیر کننده برای تهیه مقادیر زیادی بخار جهت فرآیندهای گوناگون استفاده می شود .

در اینصورت تمامی یا بخشی از مایع چگالیده شده هرگز به سیستم تبخیر کننده باز نخواهد گشت .

اگر مایع چگالیده شده باز گردانده نمی شود ، بدین دلیل است که جمع آوری مایع چگالیده شده بسیار مشکل خواهد بود ، یا اینکه ممکن است بخار تولید شده در تبخیر کننده در یک فرآیند شیمیایی یا گرمایشی مصرف شده و یا اینکه به طور مداوم آلوده شود .

4- دستگاه تقطیر آب نمک : معمولاً یک پوند سوخت می تواند حدود 10 پوند بخار آب تولید کند و این بخار در یک تبخیر کننده دو مرحله ای می تواند از آب دریا 5/12 پوند آب خالص تولید کند ، پس این مطلب کمی عجیب است که معمولاً کشتی ها آب مورد نیازشان را از آب دریا تأمین می کنند .

آب دریا حدود سه درصد وزنی و یا 34000 ppm مواد جامد دارد ، در حالیکه آب تازه حدود 340 ppm مواد جامد دارد .

مرسوم است که به جای 90 درصد تبخیر ، فقط یک سوم آب تغذیه تبخیر می شود .

باقیمانده آب تغذیه که حدوداً دارای 5 درصد یا 51000 ppm ماده جامد دارد به دریا باز گردانده می شود .

چون مقدار زیرکش حیلی زیاد است ، مطلوب تر است که از سیستم هایی با درجه حرارت متغیر پایین استفاده شود .

زیرا کم بودن درجه حرارت موجب کمتر شدن نرخ رسوب گیری نیز خواهد شد .

فرآیندهای تبخیری : تبخیر کننده ها تجهیزاتی هستند که برای تبادل حرارت نهان مورد استفاده قرار می گیرند و به عنوان بخشی از یک فرآیند نغلیظ یا تقطیر مطرح نمی شوند .

محاسبه بار حرارتی معمولاً بسیار ساده است .

شاید رایج ترین نوع تبخیر کننده مبدل 2-1 افقی و یا شکلهای اصلاح شده آن باشد که تبخیر در پوسته و یا لوله ها صورت می گیرد ، اگر بخار آب ماده واسط گرمایش باشد ، خوردگی ناشی از وجود هوا در مایع چگالیده شده و این معمولاً سبب می گردد تا متغیر در پوسته مزایای بیشتری به همراه داشته باشد .

چند اختلاف اساسی میان عملیات و محاسبات تبخیر وجود دارد و تبخیر کننده های عمودی و افقی وجود دارد .

در تبخیر کننده های نیروگاهی 50 تا 60 درصد از قسمت فوقانی پوسته برای آزاد سازی مایع که درون حبابهای واقع بر سطح به دام افتاده اند به کار برده می شود .

آزاد سازی بیشتر مایع به کمک یک جداکننده بخار آب در پوسته انجام می شود .

طرح مکانیکی و ضخامت پوسته ، فلانجها و صفحه نگهدارنده لوله بستگی به حاصل ضرب فشار درون پوسته و قطر پوسته دارد .

در بسیاری از موارد فشار یا خلاء ایجاد شده زیاد نیست و ضخامت پوسته فلانج و صفحه نگهدارنده لوله های غیر قابل قبول نمی باشد .

در مورد تبخیر کننده های دیگر معمولاً فشار بالا است و بقیه فضای آزادسازی در پوسته گران خواهد بود ، زیرا تدارک چنین فضایی برای آزاد سازی در فشارهای بالا با افزایش ضخامت پوسته همراه است .

به این دلیل معمولاً تبخیر کننده ها را برای آزادسازی داخلی طراحی نمی کنند و در عوض از نوعی وسیله خارجی نظیر ظروف استوانه ای شکل جوشی ارزان قیمت متصل به تبخیر کننده استفاده می شود که در آن مایع به دام افتاده در حبابهای بخار آب از بخار خارج می شود .

وقتی بخار آب از سطح یک حوضچه تبخیر می شود ( نظیر یک تبخیر کننده نیروگاهی ) ممکن است خوراک را 100 درصد تبخیر کرده بدون آنکه سطح مایع در حوضچه که در ابتدا تا حد مورد نظر پر شده است ، تغییر کند .

دلیل اینکه کمتر از 100 درصد خوراک که به طور معمول تبخیر می گردد این است که ته مانده در آن جمع شده و لازم است احتمالی برای خارج کردن آن در نظر گرفت .

طبقه بندی مبدلهای تبخیر کننده : طراحی این گروه از مبدلها از سایر انواع مبدلها پیچیده تر و با حساسیت بیشتر همراه است .

به این دلیل طبقه بندی تبخیری بر مبنای روشهای محاسبه مورد استفاده برای هر نوع عمل خاص رایج است .

هر یک از گروههای زیر از نظر محاسبه با سایر انواع دیگر اختلاف دارد .

مبدلهای تبخیری با سیرکولاسیون اجباری : الف ) تبخیر در پوسته : تبخیر کننده ریبویلر دارای پمپ با جوشش هم دما تبخیر کننده ریبویلر دارای پمپ با محدوده درجه حرارت جوشش تبخیر کننده سیرکولاسیون اجباری یا ریبویلر محلولهای آبی ب ( تبخیر در لوله : تبخیر کننده یا ریبویلر دارای پمپ با یا بدون محدوده درجه حرارت جوشش تبخیر کننده با سیرکولاسیون اجباری یا ریبویلر محلولهای آبی مبدلهای تبخری با سیرکولاسیون طبیعی : الف ) تبخیر در پوسته : ریبویلر کتری مانند سرد کن ریبویلر به صورت دسته لوله ها در ستون ریبویلر تریموسیفون افقی ب ) تبخیر در لوله ها : ریبویلر ترموسیفون عمودی تبخیر کننده های عمودی با لوله های بلند محدودیتهای شار حرارتی و اختلاف درجه حرارت : می توان شرط کرد که شرایط فزاینده همواره تعیین کننده این نکته است که چه مقدار از خوراک مایع ورودی به تبخیر کننده باید تبخیر شود ، وقتی تبخیر مایع از حوضچه صورت می گیرد ، تقریباً حداکثر شار حرارتی به دست می اید .

برای آب حداکثر شار حرارتی معادلtu / ( hr ) ( ft2 ) 400000 و برای مواد آلی 70000 تا btu / ( hr ) ( ft2 ) 125000 گزارش شده است اگر چه این مقادیر فقط در تجهیزات آزمایشگاهی از سطوح کاملاً تمیز به دست آمده اند .

مجدداً متذکر می شویم که حداکثر شار حرارتی در اغلب درجه حرارتهای بحرانی به دست می آید که محدودیتی برای حداکثر ضریب قابل حصول است .

قبل از اختلاف درجه حرارت بحرانی ضریب انتقال حرارت و شار حرارتی کاهش می یابد ، این کاهش ناشی از تشکیل لایه ای از گاز روی لوله ها می باشد ، این پدیده انسداد ناشی از بخار است که که شکل اصلی در طراحی و عملیات مبدلهای تبخیری می باشد .

شار حرارتی با نسبت یا تعریف می شود اما به کمک که در آن hv ضریب تبخیر و اختلاف درجه حرارت بین دیواره لوله و درجه حرارت جوشش است تعریف می گردد .

شار حرارتی بر مبنای سطح تمیز Ac می باشد در حالیکه شار حرارتی بر مبنای سطح واقعی A‌می باشد .

مقدار A در یک نبخیر کننده طراحی شده با توجه به ضریب جرم گیری بزرگتر از Ac می باشد ، با این همه محدود کردن و hv تا حداکثر مقدار قابل اطمینان مرسوم است .

این دو کمیت از ایجاد اختلاف درجه حرارت بسیار زیاد نیز جلوگیری می کند محدودیتهای زیر همواره در نظر گرفته می شوند : 1- شار حرارتی : الف ) حداکثر شار مجاز برای تبخیر کننده ها دارای سیرکولاسیون اجباری و ریبویلرهایی که در آنها مواد آلی تبخیر می شود معادل btu / (hr)(ft2) 20000 و به ازای سیرکولاسیون طبیعی btu / (hr)(ft2) 12000 می باشد .

ب ) حداکثر شار مجاز برای تبخیر آب یا محلولهای آبی با غلظت کم با استفاده از سیرکولاسیون اجباری و طبیعی معادل btu / (hr)(ft2) 30000 است .

2- ضریب فیلم : الف ) حداکثر ضریب فیلم متغیر مجاز برای متغیر مواد آلی با سیرکولاسیون طبیعی یا آزاد معادل btu / (hr)(ft2) 300 می باشد .

ب ) حداکثر ضریب فیلم مجاز برای تبخیر آب و محلولهای آبی با سیرکولاسیون طبیعی یا آزاد معادل btu / (hr)(ft2) می باشد .

رابطه میان حداکثر شار و حداکثر ضریب فیلم : محدودیتهای مطرح شده باعث حذف تمام احتمالات ایجاد کننده انسداد بخار می شوند .

تصور کنید می خواهیم یک ترکیب آلی را که در 200 درجه فارنهایت می جوشد در یک تبخیر کننده دارای سیرکولاسیون اجباری با استفاده از بخار آب 400 درجه فارنهایت تبخیر کنیم به طوریکه باشد و جریان به صورتی برقرار گردد که ضریب تبخیر معادل btu / (hr)(ft2) 3000 به دست می اید .

اگر ضریب چگالش بخار آب Ru = 0.003 , Uc = 250 , 1500 آنگاه UD = 142 خواهد بود .

در اینصورت شار حرارتی برابر است با btu / (hr)(ft2) 28000 = 200*142 که از حد مطرح شده در بند ( I – ب )تجاوز می کند .

چون یا ممکن است از 20000 تجاوز نکند .

هر تغییری که با ( I – الف ) همخوانی لازم را ایجاد کند با افزایش سطح کل تبخیر همراه است .

اگر درجه حرارتهای اولیه و بخار حفظ شوند ، ضریب کل جدید UD معادل 200/20000 که برابر btu / (hr)(ft2) 100 خواهد بود .

اختلاف درجه حرارت ممکن است بزرگتر از اختلاف درجه حرارت بحرانی باشد زیرا چنین وضعی در حداکثر شار قابل حصول رخ نمی دهد و تحت چنین شرایطی اختلاف درجه حرارت بحرانی می تواند در یک محدوده تغییر کند بدون آنکه خطر انسداد بخار پیش آید .

1- تبخیر در پوسته : الف ) تبخیر کننده با ریبویلر دارای پمپ با جوشش همدما محاسبات مورد استفاده در حل این نوع از مبدلها در بسیاری از مسائل ساده تبخیر مطرح در تأسیسات همراه یا بدون انتقال به ستون تقطیر رایج است .

اگر یک مایع اساساً خالص و یا مخلوطی با نقطه جوش ثابت باشد به طور همدما خواهد جوشید ، این حالت معمولاً در مورد مایع تحتانی ستون تقطیر یک مخلوط دو تایی به اعضای نسبتاً ناخالص مشاهده می گردد .

برای عملیات جوشش نظیر تبخیر مایع سرد خروجی از یک مخزن ذخیره ممکن است مایع در نقطه جوش خود نبوده و نیازمند پیش گرمایش تا رسیدن به نقطه جوش باشد .

از آنجا که پوسته یک تبخیر کننده با سیرکولاسیون اجباری شبیه هر مبدل 2-1 دیگر است گرمایش را می توان در پوسته ای مشابه نظیر تبخیر انجام داد .

اگر دوره عملکرد یک تبخیر کننده را با یک ضریب جرم گیری کلی تعیین کنیم ، لازم است سطح پوسته را به دو ناحیه متوالی تقسیم کنیم ، یک ناحیه برای پیش گرمایش و یک ناحیه برای تبخیر ، روش عملی همانند روشی که برای چگالنده – مادون سرد کننده به کار برده می شود .

اختلاف درجه حرارت حقیقی همان اختلاف درجه حرارت متوازن برای دو ناحیه است و ضرایب مبدل تغییر متوازن می باشد که با معادلات زیر به دست می آید : Ad , Ac سطوح مربوطه Uc , Ud ضرتیب کلی مبدل = ( متوازن ) Ucv = ( متوازن ) اگر بخار آب برای گرمایش به کار برده شود ، تنها در مسیر گذر در لوله ها مئورد نیاز می باشدکه لزوماً مساوی نیستند ، زیرا در گذر برگشت مقدار جریان بخار کمتر از گذر اول است.

هر گاه از جریانهای داغ نظیر گازوئیل به عنوان ماده گرم کننده استفاده شود ، تعیین درجه حرارت حقیقی در هر ناحیه به عنوان یک مسئله مطرح است .

اگر حد نیزدیکی میان درجه حرارت خروجی سیال گرم کننده و درجه حرارت خروجی بخار بسیار کوچک باشد ، اختلاف درجه حرارت حقیقی را می توان با در نظر گرفتن افت درجه حرارت در هر ناحیه متناسب با حرارت گرفته شده از سیال گرم کننده تقریب زد .

ب ) تبخیر کننده یا ریبویلر دارای پمپ با محدوده جوشش : اگر مایعی که تبخیر می گردد مخلوطی از چند جزء قابل اختلاط باشد ، به صورت همدما نخواهد جوشید ، در عوض چنین مخلوطی دارای یک درجه حرارت جوشش اولیه ( نقطه حباب ) و یک درجه حرارت جوشش نهایی ( نقطه شبنم ) است که در آن آخرین قطره مابع تبخیر می گردد .

وقتی که مایع در نقطه حباب شروع به جوشش می کند ، اجزای فوارتر با دبی بیشتری از محلول خارج می شوند ، در حالیکه اجزای فرار وارد بخار می شوند ، درجه حرارت جوشش مایع باقیمانده افزایش می یابد ، این بدان معنی است که در تمام تبخیر کننده یک محدوده درجه حرارت وجود دارد که در آن جوشش صورت می گیرد و هر چه درصد مایع تبخیر شده بیشتر باشد ، این محدوده از نقطه حباب تا نقطه شبنم در ورودی مایع گسترده تر می گردد .

به دلیل وجود این محدوده جوشش ، حرارت محسوس نیز مانند حرارت نهان باید به طور همزمان توسط مایع در حین عبور از تبخیر کننده حذف گردد و به این ترتیب مایع دارای یک محدوده درجه حرارت جوشش خواهد بود .

علاوه بر این حرارت محسوس در همان سطحی مبادله می گردد که حرارت جوشش خواهد بود ، علاوه بر این حرارت محسوس در همان سطحی مبادله می گردد که حرارت تبخیر تبادل می یابد .

بر خلاف پیش گرم کن – تبخیر کننده همدما که در نواحی جدا از هم صورت می گیرد .

در اینجا حرارت دیواره لوله قبل از انتقال جهت تبخیر توسط مایع به عنوان حرارت محسوس جذب می شود ، چون نرخ انتقال حرارت از مایع داغ به یک حباب بخار بسیار زیاد است می توان فرض کرد که یک ضریب انتقال حرارت محسوس محاسبه شده از شکل ( 1-1 ) برای تبخیر مستقیم با انتقال حرارت محسوس همزمان ، مقاومت کنترل کننده است .

ضریب انتقال حرارت برای انتقال حرارت مرکب و تبخیر به صورتی محاسبه می شود که اگر کل بار حرارتی تبخیر به عنوان حرارت محسوس در محدوده جوش آن به مایع انتقال می یافت ، محاسبه می گردید .

اختلاف درجه حرارت دقیق را در صورتیکه سیال گرم کننده همدما باشد می توان معادل LMTD در نظر گرفت .

در این حالت فرض می شود که انتقال حرارت متناسب با تغییر درجه حرارت است .

به عبارت دیگر برای تبخیر اگر درجه حرارت تا نصف محدوده درجه حرارت کل افزایش یابد یعنی از بار حرارتی کل مبادله می گردد .

اگر یک مخلوط شامل اجزای بسیار نزدیک به هم باشد که از نظر فراریت نسبی با هم تفاوت دارند ، فرض اینکه نسبت های حرارت و درجه حرارت مساوی هستند ممکن است باعث بروز خطا شود .

پ ) تبخیر کننده های سیرکولاسیون اجباری ریبویلر محلولهای آبی : در فرآیندهای تقطیر نظیر تقطیر محلول استن – الکل یا آب – آب محلول تحتانی تقریباً حاوی آب خالص است .

در عملیات کوچک استفاده از ریبویلر دارای پمپ بر سیرکولاسیون طبیعی ارجحیت زیادی دارد ، زیرا افتهای اتصالات لوله کشی بی جهت زیاد می باشد و استفاده از لوله های رابط بزرگتر عملیات بهتر را تضمین نمی کند .

ریبویلر محلول آبی مشابه ، ریبویلر دارای پمپ با یا بدون محدوده جوشش محاسبه می شود .

به استثناء اینکه شار مجاز یا ضرایب فیلم بزرگتر می باشند .

این نوع از تجهیزات معمولاً با ضرایب جرم گیری به عنوان مقاومت کنترل کننده طراحی می شوند ، کارآیی روش محاسبه دبی تبخیر آب فقط در هنگامیکه سرعتهای جرم کم باشد ارزشمند است چون بخار آب دارای چگالی بخار بسیار کمی است .

باید هر جا افت فشار بخار کم باشد از سرعتهای جرمی پایین استفاده کنیم .

2- تبخیر در لوله ها : الف ) تبخیر کننده یا ریبویلر دارای پمپ با یا بدون محدوده جوشش : ضریب تبخیر با یا بدون محدوده جوشش از شکل ( 1-2 ) برای مایعات آلی به دست می آید .

تعداد گذر لوله ها ممکن است در صورتیکه افت فشار اجازه دهد تا حد مبدلهای افقی زیاد باشد ، اگر تعداد لوله ها در گذرهای نهایی بزرگتر از تعداد گذرهای اولیه باشد ممکن است افت فشار کاهش یابد .

وقتی از بخار آب در پوسته استفاده شود می توان گام مثلثی را به کار برد زیرا تمیز کردن کمتر مورد نیاز بوده و پوسته را می توان با عملیات جوشش تمیز کرد .

ب ) تبخیر کننده یا ریبویلر محلول آبی با سیرکولاسیون اجباری : اطلاعات مربوط به لوله ها در تبخیر کننده آب و محلولهای آبی را می توان از شکل ( 1-3 ) به دست آورد .

ضرایب جوشش حدود 25 درصد بزرگتر از مقادیر محاسبه شده اند و در سرعتهای جرمی کم ، ضریب را می توان در 25/1 ضرب و آن را تصحیح کرد .

مبدلهای تبخیری سیرکولاسیون طبیعی : 1- تبخیر در پوسته الف ) ریبویلر کتری مانند : ریبویلر کتری مانند در شکل ( 1-4 ) نشان داده شده است که که شکل دیگری از تبخیر کننده های نیروگاهی است .

نوع دیگری از ریبویلرهای کتری مانند در شکل ( 1-5 ) نشان داده شده است که دارای صفحه نگهدارنده لوله هاست و کل پوسته را می پوشاند و در این نوع ریبویلر دسته لوله ها مدور نیست اما اگر از پهلو به آن نگاه کنیم با پوسته هماهنگی و همخوانی دارد .

روش اتصال این ریبویلر به ستون تقطیر نیزدر شکل(1-4 ) نشان داده شده است .

شکل ( 1-1) شکل ( 2-1 ) شکل ( 1-3) ریبویلرهای کتری مانند جهت اطمینان از اینکه سطح مایع در ریبویلر ثابت می ماند مجهز به یک سر ریز می باشند و سطح لوله ها در معرض تماس با بخار قرار نمی گیرد ، چون فقط 80 % مایع تحتانی ستون وارد تبخیر کننده می شود ، بایستی تدابیری جهت خارج کردن محصولات موجود در سمت دیکر سرریز به عمل آورد .

قوانین انتخابی متعددی در رابطه با حجم مورد نیاز در بالای سطح مایع برای آزاد سازی بخار و حداکثر پوند در ساعتی که باید از سطح مابع تبخیر شود وجود دارد .

اگر ردیف بالاتر لوله ها بیشتر از 60 درصد قطر پوسته باشد ، در هنگامی که سطح مایع روی بالاترین ردیف لوله ، به واسطه وجود سرریز تثبیت گردد ، فضای آزاد سازی کافی فراهم می گردد .

ب ) سرد کن : یک سرد کن در شکل ( 1-4 ) نشان داده شده است .

ان سرد کن نوعی ریبویلر کتری مانند است که دارای سرریز نمی باشد و دسته لوله ها مورد 60 % قطر پوسته ارتفاع دارند .

شکل ( 1-4) پ ) دسته لوله ها درون ستون : گاه اتفاق می افتد در مواردی که دسته لوله ها در مایع غوطه ور می شود ، شکل ( 1-5 ) دسته لوله ها مستقیماً در انتهای ستون قرار گیرد نظیر شکل ( 1-5 ) .

این عمل از نقطه نظر انتقال حرارت مشکلی ایجاد نمی کند ، اگر دسته لوله ها در انتهای ستون قرار گیرد ، تعداد زیادی لوله های گوتاه مورد نیاز است و ارتفاع قسمت تحتانی ستون باید افزایش یابد تا فضای لازم برای آزادسازی بخار از مایع تأمین شود .

شکل ( 1-5) ت ) ریبویلر ترموسیفون افقی : این نوع ریبویلر شاید شایع ترین نوع ریبویلر باشد .

شکل ( 1-6 ) نشان دهنده ریبویلر ترموسیفونی افقی است که شامل نازلهای ورودی و خارجی نصب شده در مرکز ، یک صفحه حامل مدور عمودی بین نازلها و یک مانع طولی افقی می باشد .

شکل ( 1-6 ) 2- تبخیر در لوله ها : ریبویلرهای این گروه واحد عمودی هستند که با هد هیدروستاتیک نسبتاً زیاد و افت فشار کم عمل می کنند .

برای این منظور غالباً تبخیر در لوله های یک مبدل با یک مسیر گذر صورت می گیرد و به این ترتیب دبی سیرکولاسیون مجدد حاصل بیشتر از واحدهای افقی رایج با تبخیر در پوسته است .

شکل ( 1-7 ) منحنی انتقال حرارت پوسته برای دسته لوله هایی با موانع قطاعی برش 25 % فصل دوم : اواپراتور : اواپراتور در حقیقت یک مبدل حرارتی است که در اثر تبخیر ماده سرد در داخل آن حرارت از محیط سرد و از محصولات موجود در محیطی گرفته می شود .

پس از آنکه مبرد از لوله روئی یا شیر انبساط گذشت به اواپراتور می ریزدو چون از یک محیط بسته یه یک محیط باز می رسد افت فشار ایجاد می شود و در نتجه مبرد آماده پذیرش گرما می شود و از خود برودت پس می دهد ، مقدار حرارت گرفته شده توسط اواپراتور برابر است با : اختلاف درجه حرارت * عدد ثابت تبادل حرارتی * سطح اواپراتور = مقدار حرارت گرفته شده بنابراین هر چقدر سطح اواپراتور بیشتر باشد تبادل حرارتی بهتری انجام می گیرد و عدد ثابت تبادل حرارتی هر چقدر بزرگتر باشد بهتر است اما باید در نظر داشت که ماکزیمم عدد ثابت برابر با یک می باشد و اختلاف درجه حرارت بستگی به محیطی دارد که اواپراتور در آن کار می کند .

البته درجه سرمای مبرد بسیار مورد توجه است ، بدین سبب از مبردهای مختلف برای تولید سرمای بیشتر یا بهتر با اختلاف درجه حرارت بیشتر استفاده می شود .

در ضمن معمولاً از سه نوع اواپراتور استفاده می شود .

1- اواپراتورهایی که به وسیله هوا تبادل حرارتی انجام می دهند : در این نوع همیشه یک پنکه که به وسیله الکتریسیته یعنی موتور الکتریکی به چرخش در می آید هوا را از روی فین و در نتیجه از روی لوله های اواپراتور عبور می دهد ، پس از سرد شدن در تبادل حرارت به وسیله لوله های داکت ( Duct ) به محل مورد نظر وارد می گردد .

در کولرهای دریچه ای پنکه هوای اتاق را می گیرد و از میان فیلتری عبور می دهد که گرد و غبار آن گرفته شود و پس از عبور از روی کویلها هوای خنک توسط یک بلور ( پروانه گرد ) در اتاق پخش می شود و اگر دستگاه بزرگ باشد هوای خنک توسط لوله های هوا به همه جای ساختمان هدایت می شود .

2- اواپراتورهایی که با مبرد ثانویه تبادل حرارتی انجام می دهند : در این نوع اواپراتور ، به جای هوا از روی کویلها مایع مبرد ثانویه که ممکن است آب نمک باشد به وسیله یک پمپ عبور می کند .

در اثر تماس مبرد ثانویه با اواپراتور سرمای موجود را از دستگاه گرفته و سپس به وسیله فشار پمپ عبور می کند .

در اثر تماس مبرد ثانویه با اواپراتور سرمای موجود را از دستگاه گرفته و سپس به وسیله فشار پمپ موجود به ساختمان هدایت می شود ، باید به این نکته توجه کرد که برای نتیجه گیری مطلوب ، بهتر است تمام لوله ها را عایق کنیم .

مبرد ثانویه پس از عبور از اواپراتور به وسیله لوله به اتاقها هدایت می شود و در آنجا توسط قن کویلها سرمای آن به فضای اتاقها منتقل می شود ( این سیستم به علت لوله کشیهای زیاد و امکان نشتی ترجیحاً کمتر مورد استفاده قرار می گیرد ولی در مواردی مانند کارخانجات یخ سازی و بتن به علت انکه استفاده از آن ساده تر است بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد ، عدد ثابت تبادل حرارتی در این سیستم حتی به دو برابر سیستم قبلی می رسد ) .

3- اواپراتورهایی که به صورت طبیعی با محیط خود تبادل حرارتی می کنند : این نوع اواپراتورها معمولاً در تناژ پایین استفاده می شوند و معمولاً در یخچالها و فریزرهای خانگی دیده می شوند ( اطاق یخ ) ، به علت آنکه مقدار تبادل حرارتی کم است می توان از آن در صنعت و تهویه مطبوع استفاده کرد .

در انتهای بعضی اواپراتورها لوله استوانه ای قطور دیده می شود که سر راه اواپراتور و کمپرسور قرار دارد .

این مخزن کوچک را اکیومولیتور ( Accumulator ) گویند .

که همیشه مقدار از مبرد در آن ذخیره شده و در بالای آن فشاری معادل فشار بخار اواپراتور موجود است .

کمپرسور از آن تغذیه می شود .

نقش اواپراتور در سیکلهای تبرید : در شکل ( 2-1 ) دستگاه سرمازایی توسط تراکم بخار ملاحظه می شود .

ماده مورد استفاده در این دستگاه به گونه ای است که به سرعت قابل تبخیر و تغلیظ می باشد .

سیکل مذکور به صورت ترمودینامیکی به گونه ای فرض شده است که ماده سرمازا به صورت بخار خشک اشباع شده از اواپراتور خارج شده ، وارد کمپرسور می شود .

( مرحله ورود ماده به کمپرسور ) ، با شماره 1 در دستگاه و نمودار p-h در شکل ( 2-2 ) برای یک کیلوگرم ماده سرمازا نشان داده شده است .

شکل ( 1–2 ) شکل ( 2-2 ) در شکل ( 1-2 ) شرایط به دست آمده بعد از انبساط یا آنتالپی ، ثابت در نقطه 4 نشان داده شده است بعد از انبساط مایع در سوپاپ کنترل ، قسمتی از مایع در دمای پایین T4 و فشار کم P1 ، تبدیل به بخار می گردد .

بخار به دست آمده از میان لوله های اواپراتوری که در میان آب شور ( Brine ) فرو رفته ، عبور کرده و محیط را سرد می کند .

نقش اواپراتور : در اواپراتور تحویل در جریان یکنواخت صورت می گیرد و هیچگونه کاری در اواپراتور صورت نمی گیرد و جذب گرما در فشار ثابت رخ می دهد .

گرمای جذب شده در هر کیلوگرم به وسیله رابطه زیر بیان می شود : q = ( h1 – h4 ) در رابطه بالا q گرمای جذب شده توسط اواپراتور ، ، h4 آنتالپی بخار در لحظه ورود به اواپراتور و h1 آنتالپی بخار در نقطه خروجی اواپراتور می باشد .

از روی نمودار ( p - h ) مقادی h4 , h1 مستقیماً خوانده می شوند .

سیکل استاندارد تراکمی بخار : اجزای اصلی این سیکل عبارتند از : کندانسور ، کمپرسور و اواپراتور و شیر انبساط که در شکل ( -1-6 ) نحوه برقراری این سیکل و نمودار آنتالپی – فشار آن نشان داده شده است .

نحولات اصلی سیکل تراکمی بخار عبارتند از : 1-2- تراکم آدیاباتیک و برگشت پذیر از بخار اشباع به فشار کندانسور ؛ 2-3- دفع حرارت برگشت پذیر در فشار ثابت که باعث مافوق داغ زدایی و تقطیر مبرد می شود ؛ 3-4- انبساط برگشت پذیر در آنتالپی ثابت از مایع اشباع تا فشار اواپراتور ؛