एक सैद्धांतिक आदर्श स्थिति में, 1 टन पानी को वाष्पित करने के लिए तीन प्रभाव वाष्पीकरण के लिए आवश्यक ताजा भाप की मात्रा लगभग 0.30 टन और 0.40 टन के बीच होती है।
यह सीमा तीन प्रभाव बाष्पीकरण के कार्य सिद्धांत पर आधारित है:
बुनियादी सिद्धांत और भाप अर्थव्यवस्था: तीन प्रभाव बाष्पीकरणकर्ता पिछले बाष्पीकरणकर्ता द्वारा उत्पन्न द्वितीयक भाप का उपयोग श्रृंखला में तीन बाष्पीकरणकर्ताओं को जोड़कर अगले बाष्पीकरण के लिए हीटिंग स्टीम स्रोत के रूप में करता है। यह भाप की उपयोग दर में बहुत सुधार करता है।
सैद्धांतिक स्टीम इकोनॉमी: सिद्धांत रूप में, एक अच्छी तरह से डिज़ाइन की गई और आदर्श रूप से संचालित बाष्पीकरणीय प्रणाली की भाप अर्थव्यवस्था (पानी की मात्रा वाष्पित w/ताजा भाप की मात्रा की मात्रा) दक्षता के लगभग बराबर है।
एकल प्रभाव: डब्ल्यू/एस (1.0 (यानी 1 टन भाप 1 टन पानी को वाष्पित करने के लिए आवश्यक है)
दोहरे प्रभाव: w/s and 2.0 (यानी 1 टन पानी के वाष्पीकरण के लिए 0.5 टन भाप की आवश्यकता होती है)
ट्रिपल प्रभाव: डब्ल्यू/एस (3.0 (यानी 1 टन पानी के वाष्पीकरण के लिए एस = डब्ल्यू/3 3333 टन भाप की आवश्यकता होती है)
चार प्रभाव: डब्ल्यू/एस। 4.0 (यानी 1 टन पानी के वाष्पीकरण के लिए 0.25 टन भाप की आवश्यकता होती है)
इसलिए, तीन प्रभाव वाष्पीकरण के लिए, सैद्धांतिक न्यूनतम ताजा भाप की खपत लगभग 0.333 टन भाप प्रति टन पानी है।
वास्तविक मूल्य आदर्श मूल्य (0.30-0.40 टन) से क्यों विचलित होता है?
वास्तविक संचालन में, विभिन्न ऊर्जा हानियों और दक्षता कारकों के कारण, ताजा भाप की खपत 0.333 टन के सैद्धांतिक न्यूनतम मूल्य से अधिक होगी, आमतौर पर 0.30-0.40 टन भाप/टन पानी की सीमा के भीतर गिरती है। वास्तविक भाप की खपत को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारकों में शामिल हैं:
उबलते बिंदु वृद्धि:
वाष्पित समाधान (जैसे कि खारे पानी, फलों का रस, अपशिष्ट जल, आदि) में विलेय होते हैं जो इसके ऑपरेटिंग दबाव में शुद्ध पानी के क्वथनांक बिंदु से अधिक उबलते बिंदु को अधिक बनाते हैं।
उबलते बिंदु में वृद्धि जितनी बड़ी होगी, प्रत्येक प्रभाव के लिए गर्मी हस्तांतरण तापमान अंतर उतना ही छोटा (हीटिंग स्टीम तापमान और समाधान के क्वथनांक बिंदु के बीच का अंतर कम हो जाता है)।
पर्याप्त गर्मी हस्तांतरण दर और वाष्पीकरण क्षमता बनाए रखने के लिए, हीटिंग स्टीम तापमान या दबाव को बढ़ाने या क्षतिपूर्ति के लिए भाप की खपत को बढ़ाने के लिए आवश्यक हो सकता है, जिससे भाप अर्थव्यवस्था को कम कर देगा। उच्च उबलते बिंदुओं वाली सामग्री भाप की खपत का कारण बन सकती है या यहां तक कि 0.40 टन/टन पानी से अधिक हो सकती है।
ताप हानि:
उपकरण (वाष्पीकरण शेल, पाइप, वाल्व, आदि) पर्यावरण (थर्मल विकिरण और संवहन हानि) को गर्मी खो देता है।
अच्छा इन्सुलेशन इस नुकसान को कम कर सकता है।
समझदार गर्मी की मांग:
फ़ीड प्रीहीटिंग: यदि फ़ीड तापमान पहले प्रभाव के ऑपरेटिंग तापमान से कम है, तो अतिरिक्त भाप का सेवन करने की आवश्यकता होती है (या कंडेन्डेड पानी या द्वितीयक भाप की अपशिष्ट गर्मी का उपयोग करने की आवश्यकता होती है) इसे उबलते बिंदु तक गर्म करने के लिए।
संक्षेपण गर्मी हानि: ताजा गर्म भाप के बाद पानी (कंडेनसेट) में संघनित होने के बाद, यह आमतौर पर अभी भी एक उच्च तापमान (इसके संतृप्ति तापमान के करीब) होता है। यदि गर्मी का यह हिस्सा प्रभावी रूप से पुनर्प्राप्त किया जा सकता है (जैसे कि फ़ीड को प्रीहीट करना), तो यह काफी भाप को बचा सकता है। इसके विपरीत, यदि संघनित पानी को सीधे डिस्चार्ज किया जाता है या गर्मी की वसूली दक्षता कम होती है, तो इसका मतलब है कि गर्मी बर्बाद हो जाती है।
वैक्यूम पंपिंग और नॉन कंडेनसेबल गैस डिस्चार्ज:
अंतिम प्रभाव को आमतौर पर उबलते बिंदु को कम करने और गर्मी हस्तांतरण तापमान अंतर को बढ़ाने के लिए नकारात्मक दबाव बनाए रखने के लिए एक वैक्यूम पंप की आवश्यकता होती है। एक वैक्यूम पंप चलाने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
सिस्टम में मौजूद नॉन कंडेनसेबल गैसें (जैसे कि फ़ीड में भंग हवा) हीटिंग चैंबर में जमा हो जाएंगी, जिससे एक गैस फिल्म बन जाएगी जो गर्मी हस्तांतरण में बाधा डालती है और लगातार छुट्टी दे दी जानी चाहिए। जब डिस्चार्ज किया जाता है, तो यह थोड़ी मात्रा में भाप और गर्मी को दूर ले जाएगा।
ऑपरेटिंग दबाव और तापमान वितरण:
प्रत्येक प्रभाव के बीच दबाव ड्रॉप डिजाइन द्वितीयक भाप के तापमान और द्रव्यमान प्रवाह दर को प्रभावित करेगा, जिससे अगले प्रभाव की गर्मी हस्तांतरण दक्षता को प्रभावित किया जाएगा।
दबाव वितरण का अनुकूलन समग्र दक्षता में सुधार कर सकता है।
उपकरण डिजाइन, पैमाने और दक्षता:
हीट एक्सचेंज ट्यूब्स की स्केलिंग (हीट ट्रांसफर गुणांक में कमी)।
बाष्पीकरणकर्ता की आंतरिक संरचना डिजाइन (पृथक्करण दक्षता, द्वितीयक भाप ले जाने वाली बूंदें बाद के प्रभावों के बोझ को बढ़ाएगी)।
सिस्टम स्केल (छोटे उपकरणों का गर्मी हानि अनुपात आमतौर पर बड़े उपकरणों की तुलना में अधिक होता है)।
फ़ीड एकाग्रता:
फ़ीड एकाग्रता जितनी अधिक होगी, उबलते बिंदु में अधिक वृद्धि (विशेष रूप से बाद में), और स्टीम अर्थव्यवस्था में कमी आएगी। उच्च एकाग्रता समाधानों से निपटने के दौरान भाप की खपत बढ़ेगी।
सारांश
सैद्धांतिक न्यूनतम मूल्य: ton 0.333 टन ताजा भाप/टन पानी वाष्पीकरण (w/s) 3.0)।
वास्तविक विशिष्ट सीमा: 0.30-0.40 टन ताजा भाप/पानी वाष्पीकरण का टन।
सामान्य डिजाइन/अनुमान मान: इंजीनियरिंग डिजाइन में, आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला अनुभवजन्य मूल्य 0.35-0.38 टन ताजा भाप/टन पानी वाष्पीकरण का विस्तृत गणना या उपकरण चयन के लिए एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में है।
सटीक मूल्य: एक विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए सटीक भाप की खपत प्राप्त करने के लिए, विस्तृत गर्मी और सामग्री संतुलन गणना की जानी चाहिए, ऊपर उल्लिखित सभी प्रभावित कारकों को ध्यान में रखते हुए, विशेष रूप से सामग्री और फ़ीड तापमान के क्वथनांक बिंदु वृद्धि विशेषताओं को बढ़ाते हैं। उपकरण निर्माता आमतौर पर विशिष्ट परिचालन स्थितियों के आधार पर गणना डेटा प्रदान करते हैं।
इसलिए, "तीन प्रभाव वाष्पीकरण में 1 टन पानी को वाष्पित करने के लिए कितना भाप की आवश्यकता होती है" के सवाल का सबसे सटीक उत्तर है: आमतौर पर, लगभग 0.30 से 0.40 टन ताजा भाप की आवश्यकता होती है, समाधान के गुणों के आधार पर (विशेष रूप से उबलते बिंदु में वृद्धि), फ़ीड तापमान, उपकरण दक्षता, गर्मी की डिग्री, और संचालन की स्थिति। एक अच्छी तरह से डिज़ाइन की गई प्रणाली लगभग 0.35 टन या उससे कम के स्तर को प्राप्त करने का प्रयास करती है।
