أنظمة تبخر المياه

أنواع أنظمة تبخير المياه

أنظمة تبخير المياه مصممة لإزالة الماء أو تبخيره من أنواع مختلفة من المواد. تأتي هذه الأنظمة بأشكال مختلفة، تم تصميم كل منها بشكل فريد لعمليات محددة. فيما يلي بعض الأنواع النموذجية:

• مُبخر الفيلم المتساقط

  هو نوع من أنظمة تبخير المياه تُستخدم بشكل شائع لتركيز المحاليل أو السوائل الحساسة للحرارة. يتكون مُبخر الفيلم المتساقط من أنابيب عمودية أو أعمدة يتم تسخينها بالبخار، حيث يتم تغذية السائل المراد تركيزه من الأعلى وتشكيل طبقة رقيقة على الجدران أثناء سقوطه. تعمل مُبخرات الفيلم المتساقط عند درجات حرارة أقل من العديد من المُبخرات الأخرى، وبالتالي تحافظ على جودة المحاليل الحساسة للحرارة. بخلاف كونها اختيارًا شائعًا لتركيز السكريات والعصائر ومنتجات الألبان، تُستخدم أيضًا بشكل شائع في الصناعات الكيميائية وصرف المياه.

• مُبخر الرش

  مُبخر الرش هو معدات تُستخدم لإزالة الماء أو المذيبات من سائل التغذية من خلال تفتيته أو رشه في وعاء تجفيف مُسخن. عادةً ما تُستخدم مُبخرات الرش في صناعات معالجة الأغذية والكيميائية والصيدلانية. في صناعة الأغذية، على سبيل المثال، تُستخدم لتركيز العصائر والحليب. يمكن أن تعمل مُبخرات الرش عند درجات حرارة وضغوط عالية، مما يجعلها قادرة على التعامل مع مجموعة واسعة من السوائل.

• مُبخر التبلور

  تُدمج مُبخرات التبلور عادةً عمليات التبخير والتبلور داخل وحدة واحدة. تُستخدم بشكل أساسي لإنتاج وفصل المركبات البلورية الصلبة من محلول مشبع أو محلول فوق مشبع عن طريق التبريد أو التبخير المتزامن. يعمل مُبخر التبلور من خلال تبخير المذيب من المحلول، مما يؤدي إلى زيادة تركيز المذاب. في النهاية، يترسب المذاب على شكل بلورات. عادةً ما تأتي هذه البلورات مع كمية كبيرة من الماء الأم الذي يمكن فصله عن طريق الترشيح أو الطرد المركزي.

• مُبخر التأثير المتعدد

  كما يوحي اسمه، يُستخدم مُبخر التأثير المتعدد عدة مراحل أو تأثيرات تبخير لاستخراج الحرارة الكامنة من البخار المُنتج في تأثير واحد لتسخين التأثير التالي. يعمل المُبخر من خلال تطبيق نفس المبدأ بشكل متكرر. لذلك، فهو مثالي للتعامل مع أحجام كبيرة. تُستخدم مُبخرات التأثير المتعدد على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية والأغذية وصرف المياه.

• مُبخر إعادة ضغط البخار الميكانيكي

  تم تصميم مُبخرات إعادة ضغط البخار الميكانيكي (MVR) لاستعادة ضغط البخار المُنتج أثناء عملية التبخير وإعادة استخدامه للتسخين. عادةً ما تستخدم مُبخرات MVR ضاغطًا ميكانيكيًا لزيادة ضغط ودرجة حرارة البخار، ثم يتم إعادة تدويره مرة أخرى إلى المُبخر لتوفير الحرارة المطلوبة لحدوث التبخير. تُفضل مُبخرات MVR لأنها تتمتع باحتياجات منخفضة للطاقة وتعمل عند درجات حرارة أعلى مقارنةً بأنواع المُبخرات الأخرى.

المواصفات وصيانة أنظمة تبخير المياه

المواصفات

• المقياس الصناعي: يقاس عادةً بقيمة الأس الهيدروجيني، والتوصيل، والصلابة الكلية، ومحتوى أيونات الكالسيوم، ومحتوى أيونات الصوديوم، ومحتوى أيونات البوتاسيوم، ومحتوى أيونات المغنيسيوم، ومحتوى أيونات الكلوريد، ومحتوى أيونات الكبريتات، ومحتوى السيليكا، والصلبة الكلية المُذابة (TDS)، والملوحة الكلية، والقلوية الكلية، والحموضة الكلية.
• معدل التبخير: يشير إلى تبخير حجم أو كتلة الماء في وحدة الزمن.
• نسبة التركيز: تشير إلى نسبة الماء المُغذي إلى الماء المُركز (الأملاح) في النظام قبل وبعد التبخير.
• نسبة التخفيض: تشير إلى نسبة الماء المُغذي إلى الماء المُتبخر في النظام قبل وبعد التبخير.
• مساحة المبادل الحراري: تشير إلى مساحة مكون المبادل الحراري في النظام، عادةً ما تُقاس بالمتر المربع (م2)، والتي تحدد كمية نقل الحرارة.

الصيانة

• التنظيف المنتظم: نظف سطح وداخل نظام تبخير المياه بشكل دوري لإزالة الرواسب والأوساخ والملوثات للحفاظ على نظافة النظام.
• التفتيش: أجرِ فحوصات منتظمة على أجزاء مختلفة من نظام تبخير المياه، مثل التحقق من التسريبات والاتصالات السائبة والمكونات التالفة، الخ، للعثور على وإصلاح المشاكل المحتملة في الوقت المناسب.
• التزييت: قم بتزييت الأجزاء المتحركة وأجزاء النقل في نظام تبخير المياه، مثل المحامل وصناديق التروس، الخ. يساعد استخدام زيوت التشحيم المناسبة على تقليل التآكل الميكانيكي ويضمن تشغيل سلس للنظام.
• الاهتمام بدرجة الحرارة والضغط التشغيليين: يجب الحفاظ على نظام التبخير ضمن نطاقات درجة الحرارة والضغط التشغيليين الموصى بها. يمكن أن تؤدي درجات الحرارة والضغوط العالية إلى إتلاف النظام، لذلك يجب مراقبتها وضبطها حسب الحاجة.
• استبدال المواد الاستهلاكية: اعتمادًا على الاستخدام وخصائص نظام تبخير المياه، سيتم استبدال عناصر التصفية وعناصر الإغلاق والحشيات، الخ، بشكل دوري لضمان استقرار وموثوقية تشغيل النظام.

سيناريوهات

تُعدّ تطبيقات أنظمة تبخير المياه واسعة النطاق. هذه الأنظمة ضرورية في البيئات الصناعية ذات احتياجات إدارة المياه واسعة النطاق. تُستخدم الصناعات مثل معالجة المواد الكيميائية عادةً المُبخرات لتركيز المواد الكيميائية أو المحاليل، والتي قد تشمل إزالة الماء الزائد. تُعدّ مياه الشرب للماشية في الزراعة من التطبيقات الشائعة الأخرى لأنظمة التبخير. يمكن أيضًا استخدام أنظمة تبخير المياه لمعالجة مياه الصرف الصحي، مما يسمح بالتخلص الآمن والمسؤول.

تعتمد صناعات الأغذية والمشروبات غالبًا على أنظمة تبخير المياه لتركيز البروتينات الغذائية والعصائر ومحاليل الشراب ومحاليل السكر والحليب ومستخلصات الفاكهة والخضار. عادةً ما تُجفف المنتجات المُركزة وتُجفف وتُعبأ للبيع كمنتجات غذائية مسحوقة. قد تستخدم صناعات البناء أنظمة تبخير المياه لصنع الملح أو الماء المُحلى لملح السمنت أو المونة أو مواد الخرسانة الصلبة. يمكن أن تختلط مياه البحر من المحيط بشكل غير متعمد في الخرسانة؛ لذلك، يمكن استخدام أنظمة تبخير المياه لمنع ذلك.

يمكن أيضًا استخدام أنظمة تبخير المياه لاستخراج الزيوت الأساسية من النباتات الطبيعية من خلال تبخير الماء وتكثيف بخار الماء لاحقًا. تُستخدم صناعة النسيج تبخير الماء في عمليات الصباغة والنسيج القطني وخيوط الألياف ومعالجة الجلد وتركيز المعادن. يمكن لمحطات الطاقة الحرارية التي تعمل باستخدام طريقة تبخير الشمس توليد الكهرباء. عادةً ما يتم ذلك باستخدام أحواض تبخير الشمس، والتي تُعدّ أحواضًا كبيرة ضحلة مصممة للاستفادة من الطاقة الشمسية لتبخير الماء، مما يترك الأملاح والمعادن الأخرى.

كيفية اختيار أنظمة تبخير المياه

تُعدّ أنظمة تبخير المياه مكونات رئيسية تُستخدم في صناعة إدارة المياه. عند شراء هذه المعدات لإعادة البيع العامة أو استخدام المشروع، من المهم مراعاة العوامل التالية لضمان تلبيتها للاحتياجات المحددة والمعايير البيئية:

• الغرض والتطبيق:

  يجب على المشتري أولاً تحديد الغرض والتطبيق المحددين لنظام تبخير المياه. هناك أنواع مختلفة من أنظمة تبخير المياه، تم تصميم كل منها لتطبيقات محددة. على سبيل المثال، تُستخدم المُبخرات الصناعية مثل المُبخرات الدوارة أو مُبخرات الفيلم الرقيق بشكل شائع للتركيز في صناعة الأغذية. من ناحية أخرى، تُعدّ أنظمة تبخير المياه الأنبوبية رائعة لتحلية مياه البحر.

• السعة:

  عند اختيار نظام تبخير المياه، من المهم مراعاة سعته. هذه هي كمية الماء التي يمكن للنظام التعامل معها.

• الكفاءة التكنولوجية:

  تُستخدم أنظمة تبخير المياه تقنيات مختلفة مع معدلات استهلاك طاقة مختلفة. تؤثر كفاءتها بشكل مباشر على تكلفة معالجة المياه.

• التأثير البيئي:

  بشكل أساسي، تم تصميم نظام تبخير المياه للتخلص من مياه الصرف الصحي. لذلك، من المهم مراعاة التأثير البيئي للنظام المُختار. يجب على المشترين البحث عن مُبخرات المياه التي تلبي المعايير البيئية وتتمتع بانبعاثات كربونية منخفضة.

• تكلفة الميزانية:

  يجب على المشتري مراعاة تكلفة الميزانية لنظام تبخير المياه. يجب تضمين تكلفة الشراء الأولية وتكاليف تشغيل الطاقة وتكاليف الصيانة وتكاليف الإصلاح المحتملة في تحليل الميزانية الشامل.

الأسئلة الشائعة

س1: ما هي عملية تصميم نظام تبخير المياه؟

ج1: يبدأ تصميم نظام تبخير المياه بتحديد احتياجات النظام وأهدافه. بعد ذلك، سيتم بحث وتقييم تقنيات التبخير المتاحة لمعرفة ملاءمتها. بعد ذلك، سيتم تطوير تصميم مفصل للنظام، بما في ذلك اختيار المواد والأبعاد والسعات للمكونات المختلفة.

س2: ما هي أنظمة تبخير المياه النموذجية؟

ج2: أنظمة تبخير المياه الأكثر شيوعًا هي مُبخرات الفيلم المتساقط ومُبخرات الرش ومُبخرات التجميد ومُبخرات التأثير المتعدد ومُبخرات الفيلم الرقيق ومُبخرات المجاديف ومُبخرات الدوران القسري وأبراج التجفيف والمُبخرات اللولبية.

س3: ما هي المكونات الرئيسية لنظام تبخير المياه؟

ج3: يتكون نظام تبخير المياه عادةً من مُبخر وسخان ومكثف ومضخة دوران وسط التبريد ووحدة استعادة المبرد وضاغط المبرد.

س4: ما هي الاتجاهات في أنظمة تبخير المياه؟

ج4: تتطور أنظمة تبخير المياه نحو الاتجاهات التالية: الأتمتة والذكاء، وفورات الطاقة والحماية البيئية، التكامل، التصغير، والكفاءة العالية.