ในสถานะในอุดมคติทางทฤษฎีปริมาณไอน้ำสดที่จำเป็นสำหรับเครื่องระเหยสามเอฟเฟกต์เพื่อระเหยน้ำ 1 ตันอยู่ระหว่าง 0.30 ตันและ 0.40 ตัน
ช่วงนี้ขึ้นอยู่กับหลักการทำงานของสาม Effect Evaporator:
หลักการพื้นฐานและเศรษฐกิจไอน้ำ: เครื่องระเหยทั้งสามเอฟเฟกต์ใช้ไอน้ำทุติยภูมิที่สร้างขึ้นโดยเครื่องระเหยก่อนหน้านี้เป็นแหล่งไอน้ำที่ให้ความร้อนสำหรับเครื่องระเหยต่อไปโดยเชื่อมต่อเครื่องระเหยสามตัวในซีรีย์ สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงอัตราการใช้ไอน้ำอย่างมาก
เศรษฐกิจไอน้ำเชิงทฤษฎี: ในทางทฤษฎีเศรษฐกิจไอน้ำของระบบระเหยที่ออกแบบมาอย่างดีและดำเนินการอย่างดีเยี่ยม (ปริมาณของน้ำระเหยด้วยปริมาณไอน้ำสดที่บริโภค S) ประมาณเท่ากับประสิทธิภาพ N
เอฟเฟกต์เดี่ยว: w/s ≈ 1.0 (เช่นไอน้ำ 1 ตันจำเป็นต้องระเหยน้ำ 1 ตัน)
เอฟเฟกต์คู่: w/s ≈ 2.0 (เช่นการระเหยน้ำ 1 ตันต้องใช้ไอน้ำ 0.5 ตัน)
ผลสามประการ: W/S ≈ 3.0 (เช่นการระเหยน้ำ 1 ตันต้องใช้ S = W/3 ≈ 0.333 ตันของไอน้ำ)
สี่เอฟเฟกต์: w/s ≈ 4.0 (เช่นการระเหยน้ำ 1 ตันต้องใช้ไอน้ำ 0.25 ตัน)
Therefore, for a three effect evaporator, the theoretical minimum fresh steam consumption is approximately 0.333 tons of steam per ton of water.
เหตุใดมูลค่าจริงจึงเบี่ยงเบนจากค่าอุดมคติ (0.30-0.40 ตัน)
ในการดำเนินงานจริงเนื่องจากการสูญเสียพลังงานและปัจจัยประสิทธิภาพต่าง ๆ การบริโภคไอน้ำสดจะสูงกว่าค่าต่ำสุดทางทฤษฎี 0.333 ตันซึ่งมักจะอยู่ในช่วง 0.30-0.40 ตันของน้ำ/ตันของน้ำ ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการใช้ไอน้ำจริง ได้แก่ :
จุดเดือดเพิ่มขึ้น:
สารละลายระเหย (เช่นน้ำเค็มน้ำผลไม้น้ำเสีย ฯลฯ ) มีตัวละลายที่ทำให้จุดเดือดสูงกว่าจุดเดือดของน้ำบริสุทธิ์ที่ความดันในการทำงาน
ยิ่งจุดเดือดที่เพิ่มขึ้นมากเท่าใดก็ยิ่งมีความแตกต่างของอุณหภูมิการถ่ายเทความร้อนที่ค่อนข้างเล็กลงสำหรับแต่ละเอฟเฟกต์ (ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิไอน้ำร้อนและอุณหภูมิจุดเดือดของสารละลายจะลดลง)
เพื่อรักษาอัตราการถ่ายเทความร้อนที่เพียงพอและความสามารถในการระเหยอาจจำเป็นต้องเพิ่มอุณหภูมิหรือความดันไอน้ำร้อนหรือเพิ่มการใช้ไอน้ำเพื่อชดเชยซึ่งจะช่วยลดเศรษฐกิจไอน้ำ วัสดุที่มีจุดเดือดสูงอาจทำให้การใช้ไอน้ำเข้าใกล้หรือเกิน 0.40 ตัน/ตันของน้ำ
การสูญเสียความร้อน:
อุปกรณ์ (เปลือกระเหย, ท่อ, วาล์ว ฯลฯ ) สูญเสียความร้อนต่อสิ่งแวดล้อม (การแผ่รังสีความร้อนและการสูญเสียการพาความร้อน)
ฉนวนกันความร้อนที่ดีสามารถลดการสูญเสียนี้ได้
ความต้องการความร้อนที่สมเหตุสมผล:
การอุ่นอาหารฟีด: หากอุณหภูมิของอาหารต่ำกว่าอุณหภูมิการทำงานของเอฟเฟกต์แรกจำเป็นต้องใช้ไอน้ำเพิ่มเติม (หรือความร้อนจากน้ำเสียของน้ำควบแน่นหรือไอน้ำรองจำเป็นต้องใช้) เพื่อให้ความร้อนกับจุดเดือด
การสูญเสียความร้อนแบบควบแน่น: หลังจากไอน้ำร้อนสดชื่นเข้าสู่น้ำ (คอนเดนเสท) มันมักจะยังคงมีอุณหภูมิสูง (ใกล้กับอุณหภูมิอิ่มตัว) หากส่วนนี้ของความร้อนสามารถกู้คืนได้อย่างมีประสิทธิภาพ (เช่นการอุ่นอาหาร) ก็สามารถประหยัดไอน้ำได้อย่างมีนัยสำคัญ ในทางตรงกันข้ามถ้าน้ำควบแน่นถูกปล่อยออกมาโดยตรงหรือประสิทธิภาพการกู้คืนความร้อนต่ำหมายความว่าความร้อนสูญเปล่า
การสูบฉีดสูญญากาศและการปล่อยก๊าซที่ไม่ยอมแพ้:
ผลสุดท้ายมักจะต้องใช้ปั๊มสูญญากาศเพื่อรักษาความดันติดลบเพื่อลดจุดเดือดและเพิ่มความแตกต่างของอุณหภูมิการถ่ายเทความร้อน การใช้ปั๊มสูญญากาศต้องใช้พลังงาน
ก๊าซที่ไม่ควบแน่นที่มีอยู่ในระบบ (เช่นอากาศที่ละลายในอาหาร) จะสะสมในห้องทำความร้อนซึ่งเป็นฟิล์มก๊าซที่ขัดขวางการถ่ายเทความร้อนและจะต้องถูกปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่อง เมื่อปล่อยออกมามันจะนำไอน้ำและความร้อนจำนวนเล็กน้อยออกไป
ความดันในการทำงานและการกระจายอุณหภูมิ:
การออกแบบแรงดันตกระหว่างแต่ละเอฟเฟกต์จะส่งผลต่ออุณหภูมิและอัตราการไหลของมวลของไอน้ำทุติยภูมิซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของเอฟเฟกต์ถัดไป
การเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายความดันสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวม
การออกแบบอุปกรณ์ขนาดและประสิทธิภาพ:
การปรับขนาดของหลอดแลกเปลี่ยนความร้อน (ลดค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน)
การออกแบบโครงสร้างภายในของเครื่องระเหย (ประสิทธิภาพการแยกไอน้ำรองถือหยดน้ำจะเพิ่มภาระของผลกระทบที่ตามมา)
มาตราส่วนระบบ (อัตราส่วนการสูญเสียความร้อนของอุปกรณ์ขนาดเล็กมักจะสูงกว่าอุปกรณ์ขนาดใหญ่)
ความเข้มข้นของอาหาร:
ยิ่งมีความเข้มข้นของอาหารมากเท่าใดการเพิ่มขึ้นของจุดเดือด (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภายหลัง) และเศรษฐกิจไอน้ำจะลดลง การใช้ไอน้ำจะเพิ่มขึ้นเมื่อจัดการกับโซลูชั่นที่มีความเข้มข้นสูง
สรุป
ค่าต่ำสุดเชิงทฤษฎี: ≈ 0.333 ตันของไอน้ำสด/การระเหยของน้ำ (w/s ≈ 3.0)
ช่วงทั่วไปที่เกิดขึ้นจริง: 0.30-0.40 ตันของไอน้ำสด/การระเหยของน้ำ
ค่าการออกแบบ/การประมาณค่าทั่วไป: ในการออกแบบทางวิศวกรรมค่าเชิงประจักษ์ที่ใช้กันทั่วไปคือ 0.35-0.38 ตันของไอน้ำสด/การระเหยของน้ำเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการคำนวณรายละเอียดหรือการเลือกอุปกรณ์
ค่าที่ถูกต้อง: เพื่อให้ได้การใช้ไอน้ำที่แม่นยำสำหรับการใช้งานเฉพาะการคำนวณความร้อนและความสมดุลของวัสดุอย่างละเอียดจะต้องดำเนินการโดยคำนึงถึงปัจจัยที่มีอิทธิพลทั้งหมดที่กล่าวถึงข้างต้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งลักษณะการเดือดของวัสดุและอุณหภูมิอาหาร ผู้ผลิตอุปกรณ์มักจะให้ข้อมูลการคำนวณตามเงื่อนไขการทำงานที่เฉพาะเจาะจง
ดังนั้นคำตอบที่แม่นยำที่สุดสำหรับคำถามว่า "จำเป็นต้องใช้ไอน้ำมากแค่ไหนในการระเหยน้ำ 1 ตันในเครื่องระเหยสามเอฟเฟกต์" คือ: โดยทั่วไปจะต้องใช้ไอน้ำสดประมาณ 0.30 ถึง 0.40 ตันขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารละลาย (โดยเฉพาะจุดเดือดที่เพิ่มขึ้น) ระบบที่ออกแบบมาอย่างดีมุ่งมั่นที่จะบรรลุระดับประมาณ 0.35 ตันหรือต่ำกว่า
