اواپراتور(Evaporator) در یک سیستم تهویه مطبوع با جذب گرما، مبرد ها (از جمله فریون، R-410A و...) را از فاز مایع به بخار تبدیل می کند. همچنین می تواند آب و سیال دیگر را از محلول جدا کند. در فرایند تغلیظ هدف از تبخیر گرفتن آب اضافی موجود در محصول می باشد. در فرایند نمک زدایی آب دریا موضوع عکس این حالت است یعنی با تبخیر آب خالص را از آب نمک جدا می سازد.
کاربرد های تبخیر در صنعت
یکی از مهم ترین کاربردهای تبخیر، در صنعت مواد غذایی و نوشیدنی ها است. زیرا برای قوام خوب این محصولات نیاز به تبخیر آرام در مدت زمان طولانی می باشد. در صنایع داروسازی تبخیر برای از بین بردن رطوبت اضافی موجود در محصول برای دوام بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. در آزمایشگاه ها نیز جهت حفاظت از فعالیت های مدت دار و تثبیت آنزیم ها تا حد زیادی از فرایند تبخیر کمک می گیرند.
در شرکت های بزرگ برای کاهش هزینه های ناشی از حمل زباله، و کاهش مواد زاید از تبخیر استفاده می کنند.
تحولات تبخیر در اواپراتور
آب می تواند علاوه بر تبخیر از راه های دیگر نظیر فرایندهای غشایی، تبلور و رسوب نیز جدا شود. تبخیر می تواند از طریق خشک کردن که در نهایت مایعی غلیظ (نه جامد) می ماند، صورت گیرد. حرارت مهم ترین بخش تبخیر است و فرایند در دمای بالا و فشار پایین نتیجه بهتری می دهد. حرارت، انرژی مورد نیاز مولکول های حلال را زیاد کرده و آنها را از محلول جدا می سازد تا به سمت هوای اطراف فرار کنند.
یکی از مشکلات بزرگ صنعت در تبخیر، تامین انرژی است که باید به محلول داده شود تا از فاز مایع به بخار رود. از طرفی غلبه بر نیرویکشش سطحی نیز نیاز به انرژی زیادی دارد. مهندسین هنگام طراحی اواپراتور باید میزان بخار مورد نیاز برای حذف آب اضافه و حرارت اتلافی را در نظر بگیرند. حرارتی که بخار لازم دارد تا متراکم شود تقریبا برابر است با حرارتی که آب لازم دارد تا بخار شود. از نکات دیگری باید در نظر گرفته شود سایز مبدل حرارتی است که بر نرخ انتقال حرارت تاثیر گذار است.
اواپراتورها چگونه کار می کنند
محصول حاوی محلول وارد اواپراتور شده و در مقابل منبع گرما قرار می گیرد. این حرارت مایع را به بخار تبدیل می کند. بخار کل محلول را ترک کرده و کندانس می شود در حالیکه محلول وارد اواپراتور دوم می گردد. اواپراتور شامل چهار بخش است. بخش گرماده شامل حرارت متوسط است که بخار وارد این بخش شده. اکثر گرماده ها حاوی یک سری لوله موازی و بقیه حاوی صفحه و کویل می باشند. بخش جدا کننده، بخار را از محلول جدا می کند. کندانسور بخار را کندانس می کند سپس پمپ فشار را برای سیرکولاسیون افزایش می دهد.
اواپراتور با گردش طبیعی/اجباری
سیرکولاسیون در اواپراتور های با گردش طبیعی بر اساس تفاوت در چگالی سیال (که بر اثر حرارت به وجود می آید) انجام می شود. در اواپراتورهای لوله ای پس از جوش آمدن آب حباب هایی ایجاد می گردد که بزرگ شده و باعث گردش سیال می شود و جداسازی مایع و بخار را آسان می سازد. میزان تبخیر به وجود آمده بستگی به اختلاف دمای بخار و محلول دارد. مشکلات هنگامی به وجود می آید که لوله ها در غوطه وری کامل نباشند اگر این اتفاق بیافتد سیستم خشک شده و سیرکولاسیون دچار اشکال می شود. به منظور اجتناب از این موضوع در این اواپراتورها می توان از یک پمپ برای افزایش فشار و گردش سیال بهره جست(سیرکولاسیون اجباری). پمپ همچنین از تشکیل رسوب ناشی از جوشش آب جلوگیری و تشکیل حباب را کم می کند.
اواپراتور با سیال پایین رونده
این اواپراتورها از لوله های بلند( 4-8 متر یا 13-26 فوت) که داخل یک محفظه بخار قرار دارد تشکیل شده. در استفاده از این اواپراتورها توزیع یکنواخت محلول اهمیت ویژه ای دارد. محلول وارد لوله ها شده سرعتش زیاد شده و به سمت پایین سرازیر می گردد. با افزایشسرعت محلول در حین عبور از محفظه بخار، محلول حرارت جذب می کند. این اواپراتورها در محلول های با ویسکوزیته بالا استفاده می شوند از آن جمله در غالبا در صنایع شیمیایی، مواد غذایی و تخمیر کاربرد دارد.
اواپراتور با سیال بالا رونده
در این نوع اواپراتور غوطه وری نیاز نیست، عمل جوش آب در داخل لوله ها صورت می گیرد. تولید حباب داخل لوله ها در یک جریان صعودی، ضریب انتقال حرارت را بالا می برد. بنابراین این نوع از اواپراتورها بسیار کارا بوده و تنها ایراد آن، قرارگیری سطح داخلی لوله ها در معرض پوسته پوسته شدن سریع می باشند. لوله ها اغلب بلندند معمولا تا 4 متر. گاهی اوقات یک بازیافت کوچک نیز در آن ها تعبیه می شود. سایزینگ این لوله ها کاری ظریف است و نیاز به ارزیابی دقیق دارد.
