MVR-haihduttimen perusperiaate

MVR evaporator on englanninkielinen lyhenne sanoista mekaaninen höyrypuristus. MVR on teknologia, joka käyttää uudelleen oman sekundaarihöyryn tuottamaa energiaa vähentääkseen ulkoisen energian tarvetta.
Kompressorin puristaman toissijaisen höyryn paine ja lämpötila kohoavat, ja entalpia kasvaa vastaavasti. Se lähetetään höyrystimen lämmityskammioon kuumennushöyrynä, jota käytetään höyryn muodostukseen materiaalinesteen haihtumistilan ylläpitämiseksi. Kuumennushöyry itse siirtää lämpöä itse materiaaliin ja tiivistää sen vedeksi. Tällä tavalla alunperin hävitettäväksi tarkoitettu höyry hyödynnetään täysin, piilevä lämpö otetaan talteen ja lämpötehokkuus paranee.
Jo 1960-luvulla Saksa ja Ranska olivat menestyksekkäästi soveltaneet tätä tekniikkaa sellaisilla aloilla kuin kemian-, lääke-, paperi-, jätevedenkäsittely ja meriveden suolanpoisto.
Työprosessi sisältää matalalämpöisen höyryn puristamisen kompressorin läpi, lämpötilan ja paineen nostamisen, entalpian lisäämisen ja sen menemisen lämmönvaihtimeen kondensaatiota varten höyryn piilevän lämmön täysimääräiseksi hyödyntämiseksi. Käynnistystä lukuun ottamatta höyryä ei tarvitse kehittää koko haihdutusprosessin aikana.
Monivaikutteisessa haihdutusprosessissa haihduttimessa olevaa tietyn vaikutuksen toissijaista höyryä ei voida käyttää suoraan ensisijaisena lämmönlähteenä, vaan sitä voidaan käyttää vain toissijaisena tai toissijaisena lämmönlähteenä. Ensisijaisena lämmönlähteenä on annettava lisäenergiaa sen lämpötilan (paineen) nostamiseksi. Höyrysuihkupumppu voi puristaa vain osan toissijaisesta höyrystä, kun taas MVR-haihdutin voi puristaa kaiken höyrystimessä olevan toisiohöyryn.
Liuos kierrätetään putoavassa kalvohaihduttimessa lämmitysputken sisällä olevan materiaalin kiertopumpun kautta. Alkuhöyry lämmitetään tuoreella höyryllä putken ulkopuolella, joka lämmittää ja kiehuu liuoksen tuottaen toissijaista höyryä. Tuloksena oleva toisiohöyry imetään sisään turboahdetulla tuulettimella, ja paineistuksen jälkeen toisiohöyryn lämpötila nousee. Se toimii lämmityslähteenä ja menee lämmityskammioon syklistä haihdutusta varten. Normaalin käynnistyksen jälkeen turbokompressori imee toisiohöyryä, joka paineistetaan ja muunnetaan kuumennushöyryksi, joka kiertää ja haihtuu jatkuvasti. Höyrystynyt vesi muuttuu lopulta lauhteeksi ja poistuu.
Kustannussyistä yksivaiheisia keskipakokompressoreita ja korkeapainepuhaltimia käytetään yleisesti mekaanisissa höyryn uudelleenpuristusjärjestelmissä. Siksi seuraava selitys koskee tämän tyyppistä suunnittelua. Keskipakokompressori on tilavuuden säätökone, joka pitää tilavuusvirtauksen lähes vakiona imupaineesta riippumatta. Massavirtauksen muutos on verrannollinen absoluuttiseen imupaineeseen.
Yksivaiheisen keskipakokompressorin puristusjakso on kuvattu entalpiaentropiakaaviossa. Yksivaiheisen keskipakokompressorin tarvittava teho:
Esimerkiksi kylläisen vesihöyryn puristaminen höyrystimestä imutilasta p1=1.9 bar, t1=119 astetta p2=2.7 bar, t2=161 asteeseen ( puristussuhde Π= 1.4). Puristusjakso seuraa polytrooppista käyrää 1-2, mikä lisää höyryn ominaisentalpiaa Δ HP. Höyryn ominaisentalpiaa h2 varten se tulee tässä lämpötilassa höyrystimen lämmittimeen kompressorin sisäisen hyötysuhteen (isentrooppisen hyötysuhteen) yhtälön kautta. Perustuu sisäänhengitetyn höyryn määrään, kg/h. HP:n muuttuva (tehokas) puristustyö, kJ/kg. Hs:n isentrooppinen puristustyö, kJ/kg.
Kompressorin isentrooppinen hyötysuhde (sisäinen hyötysuhde) riippuu muun muassa yksikkömuuttujan puristustyön polytrooppisesta indeksistä hp κ ja sisäänhengitetyn kaasun moolimassasta M sekä sisäänhengityslämpötilasta ja vaaditusta paineen noususta. Voimakoneen (sähkömoottori, kaasumoottori, turbiini jne.) todellisen kytkentätehon osalta otetaan huomioon suurempi mekaaninen häviömarginaali. Yksivaiheisella keskipakokompressorilla, jonka juoksupyörä on valmistettu vakiomateriaaleista, voidaan saavuttaa vesihöyryn paineen nousu puristuskertoimella 1,8. Jos käytetään korkealaatuisempia materiaaleja, kuten titaania, puristuskerroin voi olla jopa 2,5. Tällä tavalla lopullinen paine p2 on 1,8 kertaa imupaine p1 tai enintään 2,5 kertaa, mikä vastaa kylläisen höyryn lämpötilan nousua noin 12-18 K, maksimilämpötilan nousun ollessa jopa 30 K imupaineesta riippuen. Mitä tulee haihdutustekniikkaan, tavallinen käytäntö on esittää sen paine perustuen vastaavaan veden kiehumispistelämpötilaan. Tällä tavalla tehollinen lämpötilaero esitetään suoraan.
Mekaanisen höyryn uudelleenpuristuksen periaate
Haihdutuslaitteisto on kompakti, vie pienen alueen ja vaatii vähän tilaa. Se voi myös poistaa jäähdytysjärjestelmän. Olemassa oleville tehtaille, jotka vaativat höyrynsyötön haihdutuslaitteiston laajentamista, riittämätöntä vedensyöttökapasiteettia ja riittämätöntä tilaa, erityisesti tilanteissa, joissa matalan lämpötilan haihdutus vaatii jäähdytetyn veden kondensaatiota, voidaan saavuttaa sekä investointisäästöjä että hyviä energiansäästövaikutuksia.