यह एक वाष्पीकरण उपकरण है जिसका व्यापक रूप से खाद्य, पेय पदार्थ, फार्मास्युटिकल, रसायन और पर्यावरण संरक्षण जैसे उद्योगों में समाधानों को केंद्रित करने, नमी को हटाने या सॉल्वैंट्स को पुनर्प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है। इसकी मुख्य विशेषताएं हैं:
एकल प्रभाव: पूरे सिस्टम में केवल एक प्राथमिक बाष्पीकरणकर्ता शामिल है। तापन भाप (कच्ची भाप) का उपयोग केवल एक बार किया जाता है, और उत्पन्न द्वितीयक भाप को सीधे संघनित किया जाता है और सिस्टम से छुट्टी दे दी जाती है, अन्य बाष्पीकरणकर्ताओं को गर्म करने के लिए उपयोग नहीं किया जाता है। इसलिए, तापीय ऊर्जा उपयोग दर अपेक्षाकृत कम है, और भाप की खपत अधिक है।
गिरती हुई फिल्म: वाष्पीकृत होने वाला भौतिक तरल बाष्पीकरणकर्ता के अंदर गुरुत्वाकर्षण की दिशा में (नीचे की ओर) एक पतली फिल्म के रूप में प्रवाहित होता है, और हीटिंग माध्यम (आमतौर पर भाप) के साथ गर्मी का आदान-प्रदान करता है। तरल फिल्म का निर्माण गुरुत्वाकर्षण (कभी-कभी फिल्म वितरक द्वारा पूरक) और भौतिक तरल की तरलता पर निर्भर करता है।
मूल कार्य सिद्धांत
फ़ीड और वितरण: सांद्रित किए जाने वाले तरल (आमतौर पर उबलते बिंदु के करीब पहले से गरम) को बाष्पीकरणकर्ता के शीर्ष में पंप किया जाता है। तरल वितरक (फिल्म वितरक) नामक एक प्रमुख घटक यह सुनिश्चित करता है कि तरल प्रत्येक हीटिंग ट्यूब (या हीटिंग प्लेट) के शीर्ष इनलेट पर समान रूप से वितरित हो।
फिल्म निर्माण और प्रवाह: भौतिक तरल तेजी से गुरुत्वाकर्षण और फिल्म वितरक की कार्रवाई से हीटिंग ट्यूब की भीतरी दीवार पर एक समान और निरंतर नीचे की ओर बहने वाली तरल फिल्म बनाता है। तरल फिल्म की मोटाई आमतौर पर बहुत पतली (मिलीमीटर में) होती है, जो महत्वपूर्ण है।
हीटिंग और वाष्पीकरण: हीटिंग माध्यम (आमतौर पर संतृप्त भाप) हीटिंग ट्यूब के बाहरी तरफ (शेल साइड) पर प्रवाहित और संघनित होता है, जिससे बड़ी मात्रा में संघनन की गुप्त गर्मी निकलती है। गर्मी को ट्यूब की दीवार के माध्यम से बहने वाली तरल फिल्म में स्थानांतरित किया जाता है। तरल फिल्म गर्मी को अवशोषित करने के बाद, कुछ तरल तुरंत वाष्पित हो जाता है (मुख्य रूप से तरल फिल्म की सतह पर)।
गैस तरल पृथक्करण: तरल फिल्म और वाष्पीकरण द्वारा उत्पन्न वाष्प (जिसे द्वितीयक वाष्प कहा जाता है) बाष्पीकरणकर्ता के नीचे तक पहुंचने के लिए एक साथ नीचे की ओर बहते हैं। बाष्पीकरणकर्ता या जुड़े पृथक्करण कक्ष के निचले भाग में, संकेंद्रित तरल (सांद्रित) और उत्पन्न द्वितीयक वाष्प को जड़ता, गुरुत्वाकर्षण या केन्द्रापसारक बल द्वारा प्रभावी ढंग से अलग किया जाता है।
निर्वहन और निकास:
सांद्रित घोल: पृथक्करण कक्ष के नीचे से छोड़ा गया। सांद्रण पूर्व निर्धारित मूल्य तक पहुंचने के बाद एकत्र करें।
द्वितीयक भाप: पृथक्करण कक्ष के शीर्ष से छुट्टी दी जाती है। एकल प्रभाव प्रणाली में, ये द्वितीयक वाष्प आम तौर पर एक कंडेनसर में प्रवेश करते हैं, जहां उन्हें ठंडा पानी (या अन्य शीतलन माध्यम) द्वारा तरल (संघनित) में संघनित किया जाता है और फिर सिस्टम से छुट्टी दे दी जाती है। सिस्टम को एक निश्चित नकारात्मक दबाव पर चालू रखने, फ़ीड तरल के क्वथनांक को कम करने, थर्मोसेंसिव सामग्रियों को थर्मल क्षति को कम करने और ऊर्जा खपत को बचाने के लिए कंडेनसर आमतौर पर एक वैक्यूम पंप से जुड़ा होता है।
हीटिंग स्टीम कंडेनसेट: स्टीम कंडेनसेशन को गर्म करने से बनने वाला कंडेनसेट हीटिंग चैंबर के नीचे से डिस्चार्ज हो जाता है।
मुख्य घटक
हीटर: आमतौर पर एक शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर (ऊर्ध्वाधर लंबी ट्यूब बंडल), जिसमें ट्यूब की तरफ से तरल बहता है (फिल्म वाष्पीकरण गिरता है) और गर्म भाप शेल की तरफ से बहती है।
पृथक्करण कक्ष: संकेंद्रित तरल और द्वितीयक भाप को अलग करने के लिए उपयोग की जाने वाली संरचना। कभी-कभी यह हीटर के साथ एकीकृत होता है (नीचे से अलग होता है), और कभी-कभी यह पाइप से जुड़ा एक अलग कंटेनर होता है।
तरल वितरक (फिल्म वितरक): यह सुनिश्चित करने के लिए हीटिंग ट्यूब बंडल के शीर्ष पर स्थापित एक प्रमुख घटक है कि फ़ीड तरल को प्रत्येक हीटिंग ट्यूब के इनलेट में समान रूप से वितरित किया जा सकता है और एक स्थिर और समान तरल फिल्म बनाई जा सकती है। इसके विभिन्न रूप हैं (जैसे छलनी प्लेटें, नोजल, चक्रवात, गाइड पाइप इत्यादि), और उनका डिज़ाइन वाष्पीकरण दक्षता और सूखी दीवारों को रोकने के लिए महत्वपूर्ण है।
कंडेनसर: पृथक्करण कक्ष से निकलने वाली द्वितीयक भाप को संघनित करने के लिए उपयोग किया जाता है। सामान्य प्रकारों में सतही कंडेनसर (अप्रत्यक्ष संक्षेपण) और मिश्रित कंडेनसर (प्रत्यक्ष संपर्क संक्षेपण) शामिल हैं।
वैक्यूम सिस्टम: वैक्यूम पंप (जैसे वॉटर रिंग पंप, स्टीम जेट पंप आदि) का उपयोग सिस्टम से गैर संघनित गैसों को निकालने, आवश्यक वैक्यूम स्तर को स्थापित करने और बनाए रखने के लिए किया जाता है।
तरल पंप/सांद्रण पंप: तरल को बाष्पीकरणकर्ता और निर्वहन सांद्रण में ले जाने के लिए उपयोग किया जाता है।
प्रीहीटर (वैकल्पिक लेकिन आमतौर पर इस्तेमाल किया जाता है): बाष्पीकरणकर्ता में प्रवेश करने से पहले, ऊर्जा उपयोग दक्षता में सुधार के लिए, आमतौर पर प्रीहीटर को ठंडे तरल को क्वथनांक के करीब तापमान तक गर्म करने की आवश्यकता होती है।
नियंत्रण प्रणाली (उपकरण वाल्व): स्तर गेज, थर्मामीटर, दबाव गेज, प्रवाह मीटर, नियंत्रण वाल्व इत्यादि, वाष्पीकरण प्रक्रिया की निगरानी और नियंत्रण के लिए उपयोग किए जाते हैं।
मुख्य विशेषताएं और लाभ
उच्च गर्मी हस्तांतरण दक्षता: पतली फिल्म प्रवाह के कारण, तरल फिल्म पतली होती है, प्रवाह दर तेज होती है, अशांति का स्तर अधिक होता है, और स्थैतिक दबाव सिर (बढ़ती फिल्म या प्राकृतिक परिसंचरण बाष्पीकरणकर्ताओं की तुलना में) के कारण क्वथनांक में कोई वृद्धि नहीं होती है, इसलिए गर्मी हस्तांतरण गुणांक (K मान) आमतौर पर अधिक होता है।
अल्प निवास समय: उच्च तापमान क्षेत्रों में सामग्रियों का निवास समय बहुत कम होता है (आमतौर पर केवल कुछ सेकंड से दसियों सेकंड तक), विशेष रूप से गर्मी संवेदनशील सामग्री (जैसे रस, दूध, एंजाइम, दवाएं और कुछ अच्छे रासायनिक उत्पादों) को संभालने के लिए उपयुक्त होता है, जो थर्मल अपघटन, मलिनकिरण, स्वाद हानि, या गतिविधि में कमी को यथासंभव कम कर सकता है।
छोटे तापमान अंतर का नुकसान: स्थैतिक दबाव सिर के कारण कोई क्वथनांक वृद्धि नहीं होती है, और तापमान अंतर का नुकसान मुख्य रूप से क्वथनांक वृद्धि (बीपीई) और पाइपलाइन नुकसान से होता है, जो अपेक्षाकृत छोटा है और एक छोटे प्रभावी गर्मी हस्तांतरण तापमान अंतर का उपयोग कर सकता है।
उच्च परिचालन लचीलापन: यह कम तापमान के अंतर पर काम कर सकता है और इसमें फ़ीड एकाग्रता और प्रवाह दर में बदलाव के लिए अच्छी अनुकूलनशीलता है।
कॉम्पैक्ट संरचना (प्राकृतिक परिसंचरण के सापेक्ष): उपकरण की ऊंचाई आमतौर पर बढ़ती फिल्म बाष्पीकरणकर्ता की तुलना में कम होती है।
उच्च चिपचिपाहट वाली सामग्रियों के लिए उपयुक्त (एक निश्चित सीमा के भीतर): यह बढ़ती फिल्म प्रकार की तुलना में थोड़ी अधिक चिपचिपाहट वाली सामग्रियों को संभाल सकता है, लेकिन बहुत अधिक चिपचिपाहट एकसमान फिल्म निर्माण को प्रभावित कर सकती है।
तेज़ स्टार्टअप: सिस्टम की तापीय क्षमता छोटी है, और पहले से गरम करने और स्थिर स्थिति तक पहुंचने के लिए आवश्यक समय अपेक्षाकृत कम है।
उच्च सांद्रता अनुपात: एकल पास वाष्पीकरण उच्च सांद्रता प्राप्त कर सकता है (विशेषकर जब वैक्यूम के तहत संचालित होता है)।
