MVR蒸発器の基本原理

MVRエバポレーターとは英語でMechanical Vapor Compressionの略称です。 MVR は、自身の二次蒸気によって生成されたエネルギーを再利用して、外部エネルギーの需要を削減する技術です。
二次蒸気は、コンプレッサーによって圧縮された後、圧力と温度が上昇し、それに応じてエンタルピーが増加します。 加熱蒸気として蒸発器の加熱室に送られ、原料液の蒸発状態を維持するための蒸気の発生に利用されます。 加熱蒸気自体が材料自体に熱を伝え、それを水に凝縮させます。 これにより、本来捨てられるはずだった蒸気を最大限に活用し、潜熱を回収し、熱効率を向上させます。
ドイツとフランスは 1960 年代にはすでにこの技術を化学、製薬、製紙、廃水処理、海水淡水化などの産業に応用することに成功していました。
作業プロセスでは、低温の蒸気をコンプレッサーで圧縮し、温度と圧力を上げてエンタルピーを高め、熱交換器に流入して凝縮させ、蒸気の潜熱を最大限に利用します。 始動時を除き、蒸発プロセス全体で蒸気を発生させる必要はありません。
複効用蒸発のプロセスでは、蒸発器内の特定の効果を持つ二次蒸気を直接一次熱源として使用することはできず、二次または二次熱源としてのみ使用できます。 一次熱源として、温度 (圧力) を上昇させるために追加のエネルギーを提供する必要があります。 スチーム ジェット ポンプは二次蒸気の一部のみを圧縮できますが、MVR 蒸発器は蒸発器内のすべての二次蒸気を圧縮できます。
溶液は、加熱管内の材料循環ポンプを介して流下膜式蒸発器内で循環されます。 最初の蒸気はパイプの外側の新鮮な蒸気によって加熱され、溶液が加熱および沸騰して二次蒸気が生成されます。 発生した二次蒸気はターボファンによって吸引され、昇圧されて二次蒸気の温度が上昇します。 これは熱源として機能し、加熱チャンバーに入り循環蒸発します。 通常の起動後、ターボ圧縮機は二次蒸気を吸い込み、これが加圧されて加熱蒸気に変換され、継続的に循環して蒸発します。 蒸発した水は最終的に凝縮水となって排出されます。
コスト上の理由により、機械式蒸気再圧縮システムでは、単段遠心圧縮機と高圧ファンが一般的に使用されます。 したがって、以下の説明はこのタイプの設計について説明します。 遠心圧縮機は、吸入圧力に関係なく体積流量をほぼ一定に保つ容積制御機械です。 質量流量の変化は絶対吸入圧力に比例します。
単段遠心圧縮機の圧縮サイクルは、エンタルピー エントロピー図で表されます。 単段遠心圧縮機に必要な動力:
たとえば、蒸発器からの飽和水蒸気を、吸入状態 p1=1.9 bar、t1=119 度から p2=2.7 bar、t2=161 度まで圧縮します (圧縮率 Π= 1.4)。 圧縮サイクルはポリトロープ曲線 1-2 に従い、蒸気の比エンタルピー Δ HP を増加させます。 蒸気の比エンタルピー h2 については、圧縮機の内部効率 (等エントロピー効率) の式により、この温度で蒸発器のヒーターに入ります。 吸入される蒸気の量に基づいて、kg/hr。 HP 単位可変 (有効) 圧縮仕事量、kJ/kg。 H の単位は等エントロピー圧縮仕事、kJ/kg。
コンプレッサーの等エントロピー効率 (内部効率) は、とりわけ、単位可変圧縮仕事 hp κ のポリトロープ指数、吸入ガスのモル質量 M、吸入温度、必要な圧力上昇に依存します。 原動機（電気モーター、ガスエンジン、タービンなど）の実際の結合力については、より大きな機械損失マージンが考慮されます。 標準材料で作られたインペラを備えた単段遠心圧縮機は、圧縮係数 1.8 で水蒸気圧の上昇を達成できます。 チタンなどの高品質の素材を使用すると、圧縮率は最大 2.5 に達することがあります。 このようにして、最終圧力 p2 は吸入圧力 p1 の 1.8 倍、つまり最大 2.5 倍になります。これは飽和蒸気温度の約 12-18K の上昇に相当し、最大温度上昇は 30K になります。 、吸引圧力に応じて。 蒸発技術に関しては、通常、対応する水の沸点温度に基づいて圧力を表すことが行われます。 このようにして、実効温度差が直接的に表現されます。
機械的蒸気再圧縮の原理
蒸着装置はコンパクトで占有面積が小さく、省スペースです。 冷却システムを廃止することもできます。 蒸気供給のための蒸発設備の増設が必要、給水能力不足、スペース不足などの既存工場において、特に低温蒸発で冷水を凝縮させる必要がある場合に、投資削減と高い省エネ効果を両立できます。