Bilgiseller / Gemi makineleri ve enerji

Vakumlu tatlı su üretimi: kaynama sıcaklığı, sürüklenme ve tuzluluk

Vakumlu evaporatörde ısıyı, suyu ve tuzu izleyin; distilat üretimini tuzlu damla taşınmasından, düşük tuzluluğu içme suyu güvenliğinden ayıran dengeler kurun.

Bu sayfada

Vakumlu tatlı su üreticisi, kullanılabilir ısı kaynağına, çoğu zaman geminin atık ısı devresine uygun sıcaklıkta suyu buharlaştırmak için basıncı düşürür. Buhar üretmek sürecin yalnız bir parçasıdır. Sürüklenen deniz suyu damlaları ayrılmalı, buhar yoğuşturulmalı ve ürün ölçülen kalitesine ve kullanım amacına göre yönlendirilmelidir. İyi vakum değeri bu işlevlerin hepsinin çalıştığını kanıtlamaz.

Dört malzeme yolunu izleyin

Temsili Alfa Laval AQUA açıklaması, buharlaştırmayı, damla uzaklaştırmayı ve yoğuşturmayı ayırır; yoğun tuzlu su ve yoğuşmayan gazların yönetimi ejektör düzeniyle ilişkilidir. Isı kaynağı makine ceket suyu veya uygun başka devre olabilir. Yayımlanmış düzen örnektir; her gemide kopyalanacak çizim değildir. Gerçek besleme, soğutma, yoğun tuzlu su ve ürün bağlantıları kurulu modele bağlıdır.

Besleme deniz suyunu buharlaştırma bölgesine, tuz derişimi artmış sıvıyı yoğun tuzlu su (brine) olarak dışarı, buharı kondensere ve distilatı kullanım yerine kadar izleyin. Isıtma ve soğutma devrelerini, olası kaçak ara yüzleri bulunan ayrı enerji yolları olarak ekleyin. Böyle ayrım, yeterli buhar üretememeyi yoğuşturma yetersizliğinden, ürün kirlenmesinden veya üretim sonrası yönlendirme hatasından ayırır.

Kaynamayı mutlak basınçla yorumlayın

Belirli bileşimde kaynama, basınç ve sıcaklıkla ilişkilidir. Basıncı azaltmak saf suyun doyma sıcaklığını düşürür. NIST doyma tablosu, 50°C için yaklaşık 12,35 kPa mutlak basınç verir. Bu, 100°C altında yararlı buharlaşmanın neden mümkün olduğunu gösterir. Deniz evaporatörünü o noktada işletme talimatı değildir; deniz suyu bileşimi, kaynama noktası yükselmesi, sıcaklık farkları ve tesis tasarımı önemlidir.

Yüzde vakum göstergesi, referans atmosfer basıncı bilinmiyorsa eksiktir. Örneğin 101,3 kPa referanslı %85 vakum yaklaşık 15,2 kPa mutlak basınca karşılık gelir. Başka atmosfer referansında aynı yüzde başka mutlak basınç verir. Aygıt tanımını koruyun; negatif manometrik değeri, buhar tablolarındaki pozitif mutlak basınçla karıştırmayın.

Buharlaşmayı ve tuz giderimini kavramsal olarak ayırın

Amaçlanan damıtma sürecinde olağan çözünmüş tuzun büyük kısmı sıvıda kalır. Yine de fiziksel baypasla veya buharla sürüklenen sıvı damlalarla ürüne ulaşabilir. Ayırıcı veya demister sürüklenen damlaları tutar; saf su buharından tuz molekülü ayırması gerekmez. Ürün tuzluluğu yükseldiğinde bu ayrım dikkati sıvı taşınmasına, kaçaklara ve sonraki kirlenmeye yöneltir.

Ayırma gerçek buhar hızına, damla davranışına ve eleman durumuna bağlıdır. Isı girişini artırmak üretimi artırabilir; sürüklenmeyi ve kondenser talebini de değiştirebilir. Daha yüksek üretim, otomatik olarak daha iyi çalışma noktası değildir. Karşılaştırma tek ekran değerini iyileştirmek yerine miktarı, kaliteyi ve izin verilen ekipman zarfını birleştirmelidir.

İşlevsel buharlaşma yolu: deniz suyu sıvı havuzuna girer, ısı verilir ve yoğun tuzlu su çıkar. Olası tuzlu sıvı damlalarıyla taşınan buhar damla ayırıcıya, ardından ısının atılıp distilatın oluştuğu kondensere ilerler. Bir kol ayrılan tuzlu damlaları gösterir. Fiziksel tesis düzeni veya tam damla giderimi ileri sürülmez.
Sıvı taşınmasını, buharlaşmayı, damla ayırmayı ve yoğuşmayı ayıran özgün işlev şeması. Süreç okları gerçek yükseltiyi veya boru yolunu değil sıralamayı gösterir. Yoğun sıvı ve ayrılan damlalar tuz taşır; amaçlanan buhar yolu çözünmüş tuzun büyük kısmını geride bırakır. Isı okları enerji yoludur. Hava giderimi, pompalar, ısıtma/soğutma devreleri, ürün izleme ve yönlendirme çizilmemiştir. Tam ayırma veya içme suyu kabulü ileri sürülmez.

Besleme, distilat ve yoğun tuzlu su dengesini kurun

Varsayımsal kararlı ünite, tuz kütle payı 0,035 olan 1.000 kg/saat besleme alsın. Distilat üretimi 250 kg/saat olsun; ilk ideal dengede ürün tuzu ihmal edilsin, depolama veya başka kayıp bulunmasın. Yoğun tuzlu su debisi 750 kg/saat olur. Giren tuz 35 kg/saat olduğundan çıkan yoğun sıvının tuz kütle payı 35/750 = 0,04667, yani %4,667 olur. Kütle temelinde su geri kazanımı %25’tir.

Sonuçlar tanımlanan denge sınırına bağlıdır. Pratik tuzluluk birimi, iletkenlik veya gram/litre olarak verilen numune değeri uygun yorum olmadan kütle payına konulamaz. Değişen sıvı seviyesi de depolamanın sıfır olmadığını gösterir. Besleme, distilat ve yoğun sıvı ölçümleri uyuşmuyorsa sayıları zorla kapatmadan önce ölçüm temelini, zamanı ve depolamayı araştırın.

Çok küçük damla taşınmasının etkisini görün

Önceki örnek yoğun sıvı bileşimini kullanalım ve 250 kg/saat tuzsuz kondense 0,050 kg/saat yoğun tuzlu damlanın taşındığını varsayalım. Taşınan tuz 0,050 × 0,04667, yaklaşık 0,00233 kg/saat olur. Yaklaşık 250,05 kg/saat birleşik ürün kütlesine bölünce 9,33 mg/kg tuz bulunur. Damla debisi temiz kondens akışının yalnız yaklaşık %0,020’sidir; yine de örnekte ölçülebilir fark oluşturur.

Hesap kabul edilebilir tuzluluk belirlemez veya belirli demister verimini öngörmez. Ürünün neredeyse tamamı buhardan gelse bile küçük sıvı yolunun önemli olduğunu gösterir. Yüksek tuzlulukta bu nedenle somut taşınma yolları aranmalıdır. Tersine düşük değer, diğer bütün kirleticilerin yokluğunu veya numune hücresinin doğru çalıştığını kanıtlamaz.

Yalnız nominal kapasiteyi değil ısı gereğini hesaplayın

Ayrı ideal ısı örneğinde, duyulur ısıtma ve kayıplar hesaba katıldıktan sonra yalnız buharlaşma için 200 kW kullanılabilir olsun. Örnek gizli entalpi 2.380 kJ/kg ile buharlaşma debisi 200/2.380 = 0,0840 kg/s, yaklaşık 303 kg/saat olur. Ürün yoğunluğu 1,00 kg/L varsayılır ve koşul sürekli korunursa yaklaşık 7,26 m³/gün karşılık gelir.

200 kW soğuk beslemeye giren toplam ısıyı anlatsaydı aynı hesap üretimi yüksek gösterirdi; enerjinin bir kısmı beslemeyi ısıtır ve kayıpları karşılar. Gerçek ceket suyu ısısının kullanılabilirliği de makine işletimi ve sıcaklık yaklaşımıyla değişir. Bir ısıtma/soğutma koşulunda verilen kapasite, deniz suyu ısındığında veya ısı kaynağı soğuduğunda aynı beklenmemelidir. Günlük üretim karşılaştırmasının koşullarını kaydedin.

Vakum bozulmasını sistem belirtisi olarak okuyun

Mutlak basınç artışı; hava girişi, ejektör performans kaybı, yetersiz soğutma veya artan buhar yükü gibi nedenlerle görülebilir. Basınç bunları tek başına ayırmaz. Soğutma suyu koşullarını, ısı girişini, yoğun sıvı davranışını, yoğuşmayan gazların uzaklaştırılmasını ve yakın değişiklikleri karşılaştırın. Gerekli ısıyı atamayan kondenser, hava uzaklaştırma aygıtı sağlıklı olsa bile vakumu sınırlayabilir.

Ürün pompası da gerçek basınç ve sıcaklık ortamında çalışır. Doymaya yakın sıvının sınırsız emiş payı yoktur; yükselti ve kayıplar önemlidir. Performans değerlendirmesinde bütün düzeni korumak için bu da bir nedendir. Genel açıklamalar ejektör beslemesini, sıvı seviyesini veya pompa bağlantısını değiştirmeyi yetkilendirmez.

Düşük tuzluluğu içme suyu kabulünden ayırın

WHO Gemi Sanitasyonu Rehberi’nin üçüncü baskısı, düşük sıcaklıkta damıtmanın tek başına patojensiz ürün garantilemediğini açıklar ve üretimi daha geniş içme suyu sistemine yerleştirir. WHO’nun tuzdan arındırma risk rehberi de kaynak suyu, arıtma ve dağıtım tehlikelerini ele alır. Bunlar halk sağlığı çerçeveleridir; salinometre okumasının içme suyunu onayladığı anlamına gelmez. Gerçek kullanımda geçerli su güvenliği planı ve gerekler uygulanır.

Tuzluluk aygıtı, çoğunlukla iletkenlikle ilişkili ölçüm ve kalibrasyon üzerinden tanımlı özelliği izler. Her mikrobiyal veya kimyasal tehlikeyi test etmez. Ürün yönlendirme, arıtma, depolama ve dağıtım ayrı koruyucu işlevlerdir. Kanıt; uygunsuz suyun amaçlanan atık yoluna gittiğini ve kabul edilen suyun son kullanım için gereken işlemleri gördüğünü göstermelidir. Vana kumandası fiziksel hedefi kanıtlamaz.

Arıza aramayı dengelerin karşılaştırması yapın

Yararlı kayıtta mutlak basınç, sıcaklık ölçümlerinin yeri ve temeli, ısı kaynağı ve deniz suyu koşulları, besleme ve ürün debilerinin temeli, tuzluluk yöntemi ve ürün yönlendirme durumu bulunur. Kararlı dönemleri başlangıç, yük değişimi ve bakım sonrası toparlanmadan ayırın. Kapasite ve tuzluluğun birlikte değişmesi, çoğu zaman tekil değişimden daha açıklayıcıdır.

Sonuç, gözlemi hangi dengenin açıklayamadığını belirtmelidir: ısı beslemesi, faz değişimi, su/tuz akışı, yoğuşmayan gazların giderimi veya ürün yönlendirmesi. Sonra o yola özgü kanıt arayın. Böylece evaporatörün ilkesi anlaşılır kalır; iyi vakumun iyi suyu garantilediği veya düşük tuzluluğun her kullanıma uygunluğu gösterdiği kısa yollarından kaçınılır.

Kaynaklar