【سؤال روزانه】سؤال ساده فرآوری عمیق ۲۰۱۶۰۸۲۴: انواع ریوربیراتورها چه هستند؟

یعنی دوباره‌جوشاننده، که مایع منعقدشده در دستگاه را دوباره گرم کرده و باعث تبخیر آن می‌شود. معمولاً انواع سیفونی گرم و دیگی وجود دارد.

۱) ری‌بویلر دیگی ۲) ری‌بویلر سیفونی حرارتی

یک دستگاه شیمیایی برای گرم کردن مجدد مایع منعقدشده در دستگاه تا به حالت بخار درآید. معمولاً انواع سیفونی گرم و دیگی وجود دارد.

سیفون عمودی، سیفون افقی، چرخش اجباری

دو نوع: ریوربرایتر دیگی و ریوربرایتر سوپاپی حرارتی

۱. ری‌بویلر دیگی: ری‌بویلر دیگی دارای یک محفظه گسترده است و فرآیند جداسازی بخار و مایع در داخل این محفظه انجام می‌شود. سطح مایع با استفاده از یک مانع عمودی حفظ می‌شود تا اطمینان حاصل شود که بسته لوله‌ها کاملاً در مایع فرو رفته‌اند. ساختار لوله‌ها معمولاً از نوع لوله‌های U با دو مسیر جریان است، اما می‌تواند از نوع ساختارهای شناور با چندین مسیر جریان نیز باشد. 　　شکل ۱: ریوربیراتور دیگی. تأثیر نیروهای هیدرودینامیکی بر ریوربیراتور دیگی بسیار کم است؛ بنابراین عملکرد آن نسبتاً قابل اعتماد است. به‌ویژه در شرایط خلأ بالا، عملکرد آن بهتر خواهد بود. با افزایش فاصله بین لوله‌ها، می‌توان چگالی جریان حرارتی بسیار بالایی به دست آورد و در شرایط تفاوت دمای کم، عملکرد خوبی حاصل خواهد شد. معایب ریوربرایر دیگی این است که به راحتی دچار یونیدگی می‌شود و معمولاً از بین تمام انواع ریوربرایرها، نوعی است که بیشترین میزان یونیدگی را دارد. علاوه بر این، بدنه آن بزرگ بوده و هزینه ساخت آن نیز بالاست. کاربرد بهینه‌ی ریوربرایتر دیگی، در فواضل با فشار پایین، محدوده‌ی دمای جوش باریک، و همچنین در شرایط دارای اختلاف دمای کم یا زیاد برای سیالات تمیز است. در شرایط فشار نزدیک به بحرانی، علیرغم اندازه بزرگتر بدنه و هزینه بالاتر، عملکرد آن نسبتاً قابل اعتماد است. 　　۲. ری‌بویلر داخلی برج: همان‌طور که در شکل ۲ نشان داده شده است، ویژگی ری‌بویلر داخلی برج این است که مجموعه لوله‌ها مستقیماً در مخزن مایع در پایه برج تقطیر قرار می‌گیرند. مانند سایر ری‌بویلرهای نوع کتولی، مزایای آن نیز مشابه ری‌بویلرهای کتولی است و تحت تأثیر نیروهای هیدرولیکی بسیار کمی قرار می‌گیرد. به دلیل حذف بدنه و لوله‌کشی‌های اتصالی و غیره، ریواریک درونی کم‌هزینه‌ترین نوع ریواریک در میان تمام انواع آن است. علاوه بر عدم وجود محفظه، معایب ریوربیراتور داخلی مشابه ریوربیراتور قوطی‌ای است؛ همچنین، سطح انتقال حرارت آن نیز محدود است. کاربردهای آن مشابه ریوولوزرهای دیگ است. 　　شکل ۲: ریبویر درون برج؛ ۳. ریبویر حرارتی سیفونی افقی. همان‌طور که در شکل ۳ نشان داده شده است، مواد ورودی از طریق لوله‌های فرودی در پایه برج وارد ریبویر می‌شوند؛ مایع در مسیر خارجی برج به جوش می‌آید و تبدیل به مخلوطی از بخار و مایع با چگالی کمتر می‌شود. به دلیل تفاوت چگالی مایع در لوله‌های ورودی و خروجی، یک فشار ساکن ایجاد می‌شود که به عنوان نیروی محرکه برای چرخش طبیعی سیال عمل می‌کند. محیط گرمایشی در داخل لوله جریان دارد و مسیر لوله می‌تواند تک‌مسیره یا چندمسیره باشد. مزیت آن، نرخ چرخش بالاتری است؛ در نتیجه سرعت جریان بالاتر و میزان خشکی خروجی کمتر می‌شود. این امر از تجمع ترکیباتی با نقطه جوش بالا جلوگیری کرده و سرعت رسوب‌گذاری را کاهش می‌دهد. از آنجایی که مجموعه لوله‌ها در جهت افقی قرار گرفته‌اند و سطح جریان به راحتی قابل کنترل است، فشار ساکن مورد نیاز کمتر است. عیب آن این است که پس از تشکیل رسوب در مسیر پوسته، تمیز کردن آن بسیار دشوار است. به دلیل تأثیرات پلت‌های مختل و صفحات حمایتی، در شرایط جریان حرارتی بالا، می‌تواند پدیده خشک شدن موضعی رخ دهد. در ریوربیکاتورهای بزرگ حرارتی، برای دستیابی به توزیع یکنواخت جریان، نیاز به استفاده از تعداد زیادی ورودی لوله و اتصالات وجود دارد؛ این امر به طور اجتناب‌ناپذیری هزینه ساخت ریوربیکاتور را افزایش می‌دهد. 　　شکل ۳: ریفریژراتور حرارتی افقی با سیستم سوپرهیتینگ. برای مایعاتی که دامنه ذوب گسترده‌ای دارند، باید از پلت‌های افقی استفاده شود تا از فرآیند فلاش شدن اجزای سبک در ورودی و غلیظ شدن اجزای سنگین در خروجی جلوگیری شود. برای جلوگیری از مسدود شدن جریان و عدم پایداری آن، باید چگالی حرارتی حداکثری محدود شود. این نوع ری‌بویلر برای محیط‌هایی با فشار متوسط، تفاوت دمای متوسط و فشار ساکن پایین مناسب است. 　　۴. ریفراکتور حرارتی سوپاپی عمودی در کنار لوله‌ها: همان‌طور که در شکل ۴ نشان داده شده است، فرآیند جوشش در داخل لوله‌ها اتفاق می‌افتد؛ محیط گرم‌کننده نیز در بخش خارجی لوله‌ها قرار دارد. مخلوط جریان دوفازی با سرعت بالایی از طریق لوله‌های خروجی وارد برج می‌شود. مساحت مقطع عبوری دهانه خروجی باید حداقل به اندازه مجموع مساحت عبور جریان در مجموعه لوله‌ها باشد، و کاهش فشار در لوله خروجی باید کمتر از ۳۰٪ از کاهش فشار کلی باشد. لوله تخلیه می‌تواند یا از طریق پیچ‌های بزرگ‌قطر در جهت محوری به برج متصل شود، یا از طریق دهانه‌های جانبی به برج متصل گردد. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که ساختار لوله خروجی تأثیر چندانی بر عملکرد ریبویراتور ندارد، اما کمترین مساحت مسیر جریان در لوله خروجی، تأثیر زیادی بر عملکرد ریبویراتور دارد. فشار محرک چرخه جریان، توسط ارتفاع سطح مایع در مخزن مایع درون برج تأمین می‌شود. معمولاً، سطح مایع در داخل برج و صفحه فوقانی لوله‌های ری‌بویلر در یک سطح افقی قرار دارند. در شرایط خلأ، ارتفاع سطح مایع در داخل برج می‌تواند بین ۰٫۱۵ تا ۰٫۱۸ برابر طول مجموعه لوله‌ها باشد؛ این کار منجر به کاهش طول بخش سردشده مایع در ریوربرایر می‌شود. برای رفع بی‌ثباتی جریان در شرایط فشار پایین و جریان حرارتی بالا، باید یک شیر یا صفحه سوراخ‌دار در لوله‌های تأمین مایع نصب شود. برای هیدروکربن‌ها، بهترین درجه خشکی خروجی باید در محدوده ۰٫۱۱ تا ۰٫۱۳۵ باشد؛ در حالی که برای آب و محلول‌های آبی، درجه خشکی خروجی باید در محدوده ۰٫۱۰۲ تا ۰٫۱۱ باشد. انتخاب قطر و طول لوله باید به گونه‌ای باشد که حجم کافی جریان تأمین شود و از خشک شدن آن جلوگیری گردد. 　　شکل ۴: ریفراکتور حرارتی سوپاپی عمودی. سرعت چرخش در ریفراکتورهای حرارتی سوپاپی عمودی بالاست؛ نه تنها ضریب انتقال حرارت در آن‌ها بالاتر از ریفراکتورهای افقی است، بلکه عملکرد خوبی در جلوگیری از تشکیل رسوبات نیز دارند؛ بنابراین برای مواد پلیمری بسیار مناسب هستند. عیب آن این است که لوله‌های عمودی را نمی‌توان به راحتی جدا کرد، تمیز کرد یا تعمیر نمود. علاوه بر این، ارتفاع سطح مایع در پایه برج تقریباً در همان سطح صفحه لوله‌های بخش بالایی ری‌بویلر قرار دارد؛ این امر باعث افزایش ارتفاع نسبی پایه برج شده و هزینه‌های ساخت را بالاتر می‌برد. ریفریجراتورهای حرارتی سرپا، الزامات زیادی برای شرایط عملیاتی دارند؛ طراحی آن‌ها در شرایط فشار کم، فشار بالا (نزدیک به فشار بحرانی) و چسبندگی بالا، بسیار دشوار است. در چنین شرایطی، بهتر است از ریفریجراتورهای نوع خزانه‌ای استفاده شود. وضعیت نقطه جوش بالا که ناشی از فشار ساکن بالاتر است، در شرایط جریان حرارتی پایین، ممکن است منجر به کمبود مقدار چرخش شود؛ بنابراین، این نوع ری‌بویلرها برای مواردی با تفاوت دمای کم مناسب نیستند. شرایط بهینه برای استفاده از آن، ترکیب خالص، فشار متوسط، تفاوت دمای متوسط، جریان حرارتی متوسط و محیط‌هایی با پدیده یونیزاسیون آسان است. 　　۵. ری‌بویلر سوپاپی عمودی در سمت پوسته: همان‌طور که در شکل ۵ نشان داده شده است، فرآیند جوشش در سمت پوسته اتفاق می‌افتد. در سمت پوسته، صفحات مانع وجود دارد تا جریان مایع به صورت طولی باشد. ری‌بویلرهای عمودی در سمت پوسته برای موارد خاصی مناسب هستند؛ در چنین مواردی، قرار دادن محیط گرمایشی در سمت پوسته مناسب نیست. به عنوان مثال، در کتری‌های حرارتی ضایعات، به دلیل خورندگی سیال گرمایشی، نیاز به استفاده از فلزات ویژه وجود دارد؛ در چنین شرایطی، مناسب‌تر است که محیط گرمایشی در داخل لوله‌ها جریان یابد. 　　شکل ۵: ریفراکتور حرارتی سوپاپی در سمت عمودی پوسته. در طراحی این نوع ریفراکتور، باید جریان در سمت جوشش به‌طور یکنواخت توزیع شود تا از ایجاد مناطق بی‌جریان و همچنین تجمع گازها و ترکیباتی با نقطه جوش بالا جلوگیری شود. با این حال، اطلاعات طراحی در این زمینه بسیار کم است. آزمایش‌های میدانی نشان داده‌اند که بزرگترین مشکل، گرمایش بیش از حد در نواحی خاص به دلیل تجمع گاز است؛ این امر منجر به خرابی پلات‌های لوله‌های بالایی می‌شود. بنابراین، هنگام طراحی باید مخلوط دوفاز با سرعت جریان یکنواخت و بالا از میان پلات‌های لوله‌ها عبور کند. بهترین کاربرد این نوع ریفراکتور، تبخیر مواد خالص در شرایط فشار متوسط و تفاوت دمای متوسط است؛ همچنین، محیط گرمایشی باید در داخل لوله قرار گیرد. 　　۶. ریواریکتور جریان اجباری: فرآیند جوشش در داخل لوله‌ها رخ می‌دهد و نیروی لازم برای گردش سیال توسط پمپ‌های با ظرفیت بالا تأمین می‌شود. معمولاً، سعی می‌شود نرخ تبخیر کمتر از ۱٪ باشد و مایع پس از عبور از شیر در لوله خروجی، به طور کامل تبخیر شود. کاربرد بهینه ریوربرایتر جریان اجباری، در مایعاتی با لجن‌گیری شدید و چسبندگی بسیار بالا است. در شرایطی که سرعت جریان مایع بسیار بالا و نرخ تبخیر آن بسیار پایین باشد، می‌توان سرعت تشکیل رسوبات را **کاهش داد؛ اما این امر نیازمند سرعت جریان مؤثری در حدود ۵ تا ۶ متر بر ثانیه است. بنابراین هزینه خرید پمپ و مصرف انرژی نیز بسیار بالا خواهد بود.** 　　۷. ری‌بویلر حرارتی عمودی ▲ نیروی محرکه چرخش: تفاوت چگالی مایع موجود در مخزن و مخلوط گاز-مایع لوله‌های انتقال حرارت در ری‌بویلر. 　　▲ساختار فشرده، مساحت کم، ضریب انتقال حرارت بالا. 　　▲مسیر پوسته قابل شستشوی مکانیکی نیست و برای محیط‌های انتقال حرارت با چسبندگی بالا یا کثیف مناسب نیست. 　　▲مخزن پایینی، فضایی برای جداسازی گاز و مایع و یک منطقه تثبیت‌کننده فشار فراهم می‌کند. 　　۸. ریفراکتور گرمایی سرویسی افقی ▲ نیروی محرکه چرخش: تفاوت چگالی مایع موجود در مخزن و مخلوط گاز-مایع لوله‌های انتقال حرارت در ریخت‌کننده. 　　▲مساحت زیاد، ضریب انتقال حرارت متوسط، نگهداری و تمیزکاری آن آسان است. 　　▲مخزن پایینی، فضایی برای جداسازی گاز و مایع و یک منطقه تثبیت‌کننده فشار فراهم می‌کند. 　　۹. ری‌بویلر با گردش اجباری ▲ مناسب برای موادی با چسبندگی بالا، حساس به حرارت، سسپانسیون‌های جامد، و سیستم‌هایی با مقاومت بالا که دارای بخش‌های گرمایشی طولانی و نسبت تبخیر پایین هستند. 　　۱۰، ری‌بویلر دیگی ▲ قابلیت اطمینان بالا، نگهداری و تمیزکاری آسان. 　　▲ضریب انتقال حرارت کم، حجم محفظه زیاد، مساحت زمین مورد نیاز بالا، هزینه ساخت بالا و تمایل به تشکیل رسوبات. 　　۱۱، ری‌بویلر درونی ▲ ساختار ساده. سطح انتقال حرارت کوچک است و عملکرد انتقال حرارت مطلوب نیست.

عمودی و افقی، بخار و روغن رسانا

دو نوع: ۱ عمودی: سوپاپی حرارتی، با گردش اجباری； ۲. نوع خوابیده: سیستم سوپاپ حرارتی، سیستم گردش اجباری، سیستم جوشاننده دیگی، جوشاننده درون‌دیگی.

بر اساس شکل چرخش، می‌توان آن را به چرخش اجباری و چرخش طبیعی تقسیم کرد. چرخش اجباری، استخراج اجباری مایع از برج توسط پمپ و ارسال آن به ری‌بویلر برای گرم کردن و چرخاندن مجدد است ； چرخه طبیعی به واسطه تفاوت چگالی فازهای گازی و مایعی در ری‌بویلر انجام می‌شود؛ فاز گازی به پایین برج بازمی‌گردد و مایع موجود در پایین برج وارد ری‌بویلر شده تا گرم شده و تبخیر گردد. رسانه‌های گرمایشی معمولاً شامل بخار آب، آب داغ، روغن داغ، فلزات مایع یا نمک‌های ذوب‌شده، دود گرم و رسانه‌های تبادل حرارتی ویژه هستند.

دو نوع وجود دارد: ری‌بویلر قابلمه‌ای و ری‌بویلر سوپاپی حرارتی

دو نوع از آن وجود دارد: ری‌بویلر قابلمه‌ای و ری‌بویلر سوپاپی حرارتی.

دو نوع از آن وجود دارد: ری‌بویلر قابلمه‌ای و ری‌بویلر سوپاپی حرارتی.