لیبارٹری بخارات

بخارات میں حل کی حرکت کے مطابق، یہ ہیں:

مصنوعات کی خصوصیات

گردش کرنے والا بخارات

اس قسم کا بخارات حل کو بخارات میں گردش کرنے دیتا ہے۔ گردش کی مختلف وجوہات کی وجہ سے، اسے دو قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: قدرتی گردش اور جبری گردش۔
1. سنٹرل سرکولیشن ٹیوب ایوپوریٹر، جسے معیاری بخارات بھی کہا جاتا ہے۔ اس کا حرارتی چیمبر عمودی ٹیوب بنڈلوں پر مشتمل ہے، جس کے درمیان میں ایک بڑے قطر کی مرکزی گردش والی ٹیوب ہے، اور دیگر چھوٹے قطر کی حرارتی نلیاں ابلنے والی ٹیوبیں کہلاتی ہیں۔ مرکزی سرکولیشن ٹیوب کے بڑے سائز کی وجہ سے، محلول کی اکائی حجم کے زیر قبضہ حرارت کی منتقلی کی سطح ابلتی ٹیوب میں محلول کی اکائی والیوم کے زیر قبضہ اس سے چھوٹی ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ مرکزی سرکولیشن ٹیوب اور دیگر حرارتی ٹیوبوں میں محلول کی حرارتی ڈگری مختلف ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں ابلنے والی ٹیوب میں بخارات کی کثافت-مرکزی گردش ٹیوب کی نسبت کم ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، بڑھتی ہوئی بھاپ کا اوپر کی طرف سکشن اثر بخارات میں موجود محلول کو مرکزی سرکولیشن ٹیوب سے ابلتے ہوئے ٹیوب کے اوپر چڑھتے ہوئے ایک گردشی بہاؤ بنانے کا سبب بنے گا۔ اس قسم کا چکر بنیادی طور پر محلول کی کثافت کے فرق کی وجہ سے ہوتا ہے، اس لیے اسے قدرتی سائیکل کہا جاتا ہے۔ یہ اثر بخارات کے اندر حرارت کی منتقلی کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے فائدہ مند ہے۔
محلول کی اچھی گردش کو یقینی بنانے کے لیے، مرکزی سرکولیشن ٹیوب کا کراس سیکشنل ایریا عام طور پر دیگر ہیٹنگ ٹیوبوں کے کل کراس سیکشنل ایریا کا 40-%100 ہوتا ہے۔ حرارتی ٹیوب کی اونچائی عام طور پر 1-2 میٹر ہے؛ حرارتی ٹیوب کا قطر 25-75 ملی میٹر کے درمیان ہے۔ اس قسم کا بخارات اس کے کمپیکٹ ڈھانچے، آسان مینوفیکچرنگ، اچھی گرمی کی منتقلی اور قابل اعتماد آپریشن کی وجہ سے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ تاہم، ساختی حدود کی وجہ سے، سائیکلنگ کی رفتار زیادہ نہیں ہے۔ ہیٹنگ چیمبر میں محلول کو مسلسل گردش کرنے سے، اس کا ارتکاز ہمیشہ مکمل محلول کے قریب آتا ہے، جس کے نتیجے میں محلول کا ابلتا نقطہ بلند ہوتا ہے اور درجہ حرارت کے مؤثر فرق میں کمی واقع ہوتی ہے۔ یہ گردش کرنے والے بخارات کی ایک عام خرابی ہے۔ اس کے علاوہ، سامان کی صفائی اور دیکھ بھال کافی آسان نہیں ہے، لہذا یہ بخارات مکمل طور پر پیداوار کی ضروریات کو پورا کرنا مشکل ہے.

2. گردش کرنے والے بخارات میں بخارات پیدا کرنے والے مائع کی آسانی سے کرسٹلائزیشن، اسکیلنگ اور مشکل صفائی کے نقصانات پر قابو پانے کے لیے، معیاری بخارات کی ساخت میں زیادہ معقول بہتری لائی گئی ہے، جو معطل شدہ باسکٹ ایوپوریٹر ہے۔ حرارتی چیمبر 4 ایک ٹوکری کی مانند ہے، جو بخارات کے خول کے نچلے حصے میں معلق ہے، اور حرارتی چیمبر کی بیرونی دیوار اور بخارات کی اندرونی دیوار کے درمیان ایک اینولر چینل کے ساتھ ایک مرکزی سرکولیشن ٹیوب سے تبدیل ہوتی ہے۔ محلول ہیٹنگ ٹیوب کے مرکز کے ساتھ ساتھ اٹھتا ہے اور پھر معطل شدہ ٹوکری ہیٹنگ چیمبر کی بیرونی دیوار اور بخارات کی اندرونی دیوار کے درمیان کنڈلی خلا کے ساتھ نیچے کی طرف بہتا ہے تاکہ ایک سائیکل بن سکے۔ ہیٹنگ ٹیوب کے کل کراس سیکشنل ایریا کا تقریباً 100 سے 150% ہونے کی وجہ سے کنڈلیر گیپ کا رقبہ 1.5m/s تک پہنچتا ہے، حل کی گردش کی رفتار معیاری بخارات سے زیادہ ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، اس بخارات کے ہیٹنگ چیمبر کو دیکھ بھال یا متبادل کے لیے اوپر سے ہٹایا جا سکتا ہے، اور گرمی کا نقصان بھی نسبتاً کم ہے۔ اس کا بنیادی نقصان اس کی پیچیدہ ساخت اور فی یونٹ حرارت کی منتقلی کے علاقے میں زیادہ دھات کی کھپت ہے۔

3. مذکورہ قدرتی گردش کے بخارات کی گردش کی رفتار اتنی زیادہ نہیں ہے، عام طور پر 1.5m/s سے کم۔ بخارات کو زیادہ واسکوسیٹی، آسان کرسٹالائزیشن یا شدید اسکیلنگ کے ساتھ بخارات کے حل کے لیے زیادہ موزوں بنانا، اور آپریٹنگ سائیکل کو بڑھانے اور صفائی کے اوقات کی تعداد کو کم کرنے کے لیے حل کی گردش کی رفتار کو بڑھانا۔
اس کی ساختی خصوصیت ہیٹنگ چیمبر کے اوپر ابلتے ہوئے چیمبر کا اضافہ ہے۔ ہیٹنگ چیمبر میں موجود محلول ہیٹنگ ٹیوب میں ابلتے ہوئے چیمبر میں مائع کالم کے ذریعہ شامل ہونے والے جامد دباؤ کی وجہ سے ابلتا نہیں ہے۔ یہ تب ہی ابلنا شروع کر سکتا ہے جب یہ ابلتے ہوئے چیمبر تک پہنچ جائے اور دباؤ کم ہو جائے۔ لہٰذا، محلول کا ابلنا اور بخارات ہیٹنگ چیمبر سے ابلتے ہوئے چیمبر میں بغیر حرارت کی منتقلی کی سطح کے منتقل ہوتے ہیں، اس طرح ہیٹنگ ٹیوب میں کرسٹل یا گندگی بننے سے گریز کیا جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، اس بخارات کی گردش ٹیوب کا کراس-سیکشنل ایریا ہیٹنگ ٹیوب کے کل کراس سیکشنل ایریا کا تقریباً 2-3 گنا ہے، اور محلول کی گردش کی رفتار 2.5 سے 3 میٹر فی سیکنڈ یا اس سے زیادہ تک پہنچ سکتی ہے، اس لیے مجموعی طور پر حرارت کی منتقلی کا گتانک بھی نسبتاً زیادہ ہے۔ اس بخارات کا بنیادی نقصان مائع کالم کے جامد پریشر ہیڈ اثر کی وجہ سے درجہ حرارت کے بڑے فرق کا نقصان ہے (تفصیلات کے لیے 6.3.1 دیکھیں)۔ درجہ حرارت کے ایک خاص فرق کو برقرار رکھنے کے لیے، بھاپ کو گرم کرنے کے لیے ایک اعلی دباؤ کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، سامان بڑا ہے، بہت زیادہ مواد استعمال کرتا ہے، اور لمبے کارخانوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ اوپر بیان کردہ قدرتی گردش کے بخارات کے علاوہ، ایک زبردستی گردش کرنے والا بخارات بھی استعمال کیا جاتا ہے جب مواد کو بخارات بناتے وقت زیادہ چپکنے والی، آسان کرسٹلائزیشن اور اسکیلنگ ہوتی ہے۔ اس evaporator میں، محلول کی گردش بنیادی طور پر بیرونی طاقت پر منحصر ہوتی ہے، جو گردش پیدا کرنے کے لیے پمپ کے ذریعے ایک خاص سمت میں بہنے پر مجبور ہوتی ہے۔ گردش کی رفتار کے سائز کو پمپ کے بہاؤ کی شرح کو ایڈجسٹ کرکے کنٹرول کیا جاسکتا ہے، عام طور پر 2.5m/s سے اوپر۔ جبری گردش کے بخارات کا حرارت کی منتقلی کا گتانک بھی عام قدرتی گردش سے زیادہ ہے۔ لیکن اس کا واضح نقصان زیادہ توانائی کی کھپت ہے، جس کے لیے تقریباً 0.4-0.8 کلو واٹ فی مربع میٹر ہیٹنگ ایریا کی ضرورت ہوتی ہے۔

ایک طرفہ بخارات

اس قسم کی اہم خصوصیتلیبارٹری بخاراتیہ ہے کہ محلول بخارات میں صرف ایک بار ہیٹنگ چیمبر سے گزرتا ہے اور گردش کرنے والے بہاؤ کے بغیر ایک مرتکز مائع کے طور پر خارج ہوتا ہے۔ جب محلول ہیٹنگ چیمبر سے گزرتا ہے، تو یہ ٹیوب کی دیوار پر فلمی شکل میں بہتا ہے، اس لیے اسے عام طور پر مائع فلم بخارات کے نام سے جانا جاتا ہے۔ بخارات میں مواد کے بہاؤ کی مختلف سمتوں کے مطابق، سنگل پاس بخارات کو درج ذیل اقسام میں تقسیم کیا گیا ہے۔
1. ابھرتی ہوئی فلم بخارات کا ہیٹنگ چیمبر بہت سی عمودی لمبی ٹیوبوں پر مشتمل ہوتا ہے۔ عام طور پر استعمال ہونے والی ہیٹنگ ٹیوب کا قطر 25-50 ملی میٹر ہے، اور ٹیوب کی لمبائی سے ٹیوب قطر کا تناسب تقریباً 100-150 ہے۔ پہلے سے گرم ہونے کے بعد، مائع کو بخارات کے نیچے سے متعارف کرایا جاتا ہے اور ہیٹنگ ٹیوب میں گرم کیا جاتا ہے، ابلتا اور تیزی سے بخارات بن جاتا ہے۔ پیدا ہونے والی بھاپ ہیٹنگ ٹیوب میں تیز رفتاری سے اٹھتی ہے۔ عام دباؤ کے آپریشن کے لیے مناسب آؤٹ لیٹ بھاپ کی رفتار 20-50m/s ہے، اور دباؤ کو کم کرنے کے لیے، بھاپ کی رفتار 100-160m/s یا اس سے بھی زیادہ تک پہنچ سکتی ہے۔ حل بڑھتی ہوئی بھاپ کے ذریعے چلایا جاتا ہے، پائپ کی دیوار کے ساتھ ایک فلم میں ابھرتا ہے اور بخارات بننا جاری رکھتا ہے۔ بخارات اور مائع کے مرکب کو الگ کرنے والے 2 میں الگ کیا جاتا ہے، اور مکمل مائع کو الگ کرنے والے کے نیچے سے خارج کیا جاتا ہے، جبکہ ثانوی بھاپ اوپر سے خارج ہوتی ہے۔ واضح رہے کہ اگر مائع سے بخارات بننے والے پانی کی مقدار زیادہ نہیں ہے، تو بخارات کی مطلوبہ رفتار کو حاصل کرنا مشکل ہو جائے گا، یعنی ابھرتا ہوا فلمی بخارات مرتکز محلول کو بخارات بنانے کے لیے موزوں نہیں ہے۔ یہ اعلی viscosity، آسان crystallization یا سکیلنگ کے ساتھ مواد کے لئے بھی موزوں نہیں ہے.

2. گرنے والی فلم ایوپوریٹر اور ابھرتی ہوئی فلم کے بخارات کے درمیان فرق یہ ہے کہ فیڈ مائع بخارات کے اوپر سے شامل کیا جاتا ہے، اور کشش ثقل کے عمل کے تحت، یہ پائپ کی دیوار کے ساتھ نزول کی طرح ایک فلم بناتا ہے، اور اس عمل کے دوران بخارات بن کر گاڑھا ہو جاتا ہے، اس کے نچلے حصے میں ایک مرتکز مائع حاصل ہوتا ہے۔ ابھرتے ہوئے فلمی بخارات سے مختلف فلم بنانے کے طریقہ کار کی وجہ سے، گرتی ہوئی فلم بخارات زیادہ ارتکاز، چپکنے والی (جیسے 0.05-0.45Ns/m2 کی حد میں)، اور تھرمل حساسیت کے ساتھ مواد کو بخارات بنا سکتا ہے۔ تاہم، ٹیوب کے اندر مائع فلم کی غیر مساوی تقسیم اور ابھرتی ہوئی فلم کے بخارات کے مقابلے میں گرمی کی منتقلی کی چھوٹی مقدار کی وجہ سے، یہ اب بھی ایسے مواد کے لیے موزوں نہیں ہے جو کرسٹلائزیشن یا اسکیلنگ کا شکار ہیں۔
یک طرفہ بخارات میں محلول کے بہاؤ جیسی فلم کی وجہ سے، محرک حرارت کی منتقلی کے قابلیت کو بہت بہتر بنایا گیا ہے، جس سے محلول کو مزید گردش کیے بغیر ہیٹنگ چیمبر سے ایک پاس میں مطلوبہ ارتکاز تک پہنچنے کی اجازت ملتی ہے۔ لہذا، اس کے گردش بخارات سے زیادہ فوائد ہیں۔ محلول کو گردش نہ کرنے کے فوائد میں شامل ہیں: (1) بخارات میں محلول کا رہائش کا وقت بہت کم ہوتا ہے، جو اسے تھرموسینسیٹیو مواد کے بخارات کے لیے خاص طور پر موزوں بناتا ہے۔ (2) پورے محلول کا ارتکاز ہمیشہ مکمل مائع کے ارتکاز کے قریب نہیں ہوتا جیسا کہ گردش کی قسم میں ہوتا ہے، اس لیے اس بخارات کا موثر درجہ حرارت کا فرق نسبتاً بڑا ہے۔ اس کا بنیادی نقصان یہ ہے کہ یہ فیڈ لوڈ میں اتار چڑھاو کے لیے کافی حساس ہے، اور جب ڈیزائن یا آپریشن مناسب نہیں ہے، تو فلم بنانا آسان نہیں ہے۔ اس وقت، convective گرمی کی منتقلی کے گتانک نمایاں طور پر کم ہو جائے گا.

3. سکریپر ایوپوریٹر میں بخارات کے خول کے اندر ہیٹنگ اسٹیم جیکٹ ہوتی ہے، جو گھومنے کے قابل بلیڈ یا سکریپر سے لیس ہوتی ہے۔ سکریپر کی دو قسمیں ہیں: فکسڈ ٹائپ اور روٹر ٹائپ۔ شیل کی سابقہ ​​اور اندرونی دیوار کے درمیان فاصلہ 0.5-1.5mm ہے، جب کہ بعد اور دیوار کے درمیان فرق روٹر کی گردشوں کی تعداد کے ساتھ مختلف ہوتا ہے۔ مائع کو بخارات کے اوپری حصے سے ٹینجنٹ سمت کے ساتھ شامل کیا جاتا ہے (اسکریپر کے ساتھ مٹیریل ٹرے سماکشی میں بھی شامل کیا جاتا ہے)۔ کشش ثقل، سینٹرفیوگل فورس، اور گھومنے والے کھرچنے والے عمل کی وجہ سے، محلول آلے کی اندرونی دیوار پر نیچے کی طرف گھومنے والی فلم بناتا ہے، اور اس عمل کے دوران بخارات بن کر مرتکز ہوتا ہے، جس سے نچلے حصے میں مائع کے اخراج کو مکمل کیا جاتا ہے۔ اس قسم کا بخارات ایک طرفہ بخارات ہے جو فلم بنانے کے لیے بیرونی طاقت کا استعمال کرتا ہے۔ اس کا نمایاں فائدہ مواد کے ساتھ اس کی مضبوط موافقت اور مختصر رہائش کا وقت ہے، عام طور پر چند سیکنڈ یا دسیوں سیکنڈ، جو اسے اعلی چپچپا پن (جیسے ٹینن کا عرق، شہد، وغیرہ) اور ایسے مواد کے لیے موزوں بناتا ہے جو کرسٹلائزیشن، اسکیلنگ، اور حرارت کی حساسیت کا شکار ہوں۔ لیکن اس کی ساخت پیچیدہ ہے اور بہت زیادہ بجلی استعمال کرتی ہے، جس میں حرارت کی منتقلی کی سطح کے فی مربع میٹر تقریباً 1.5-3kW کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، اس کی پروسیسنگ کی صلاحیت بہت کم ہے اور مینوفیکچرنگ اور انسٹالیشن کی ضروریات زیادہ ہیں۔

براہ راست رابطہ گرمی کی منتقلی کے ساتھ evaporator

اصل پیداوار میں،لیبارٹری بخاراتبراہ راست رابطے کے ساتھ گرمی کی منتقلی کبھی کبھی استعمال کی جاتی ہے۔ یہ ایندھن (عام طور پر گیس اور تیل) کو ہوا کے ساتھ ملاتا ہے اور اسے ایک محلول میں ڈوبے ہوئے دہن والے چیمبر میں جلاتا ہے، جس سے اعلی-درجہ حرارت کے شعلے اور دھواں پیدا ہوتا ہے جو دہن چیمبر کے نچلے حصے میں نوزلز کے ذریعے براہ راست بخارات کے حل میں چھڑکا جاتا ہے۔ اعلی درجہ حرارت والی گیس اور محلول براہ راست رابطے میں آتے ہیں، جبکہ گرمی کی منتقلی پانی کو بخارات اور بخارات بنانے کے لیے ہوتی ہے۔ نتیجے میں پانی کے بخارات اور ایگزاسٹ گیس بخارات کے اوپری حصے سے ایک ساتھ خارج ہوتے ہیں۔ محلول میں اس کے کمبشن چیمبر کی ڈوبی گہرائی عام طور پر 0.2-0.6m ہوتی ہے، اور کمبشن چیمبر سے نکلنے والی گیس کا درجہ حرارت 1000 ڈگری سے زیادہ تک پہنچ سکتا ہے۔ براہ راست رابطہ گرمی کی منتقلی کی وجہ سے، اس کا گرمی کی منتقلی کا اثر بہت اچھا ہے اور گرمی کے استعمال کی شرح زیادہ ہے۔ ایک مقررہ حرارت کی منتقلی کی دیوار کی کمی کی وجہ سے، ڈھانچہ سادہ اور خاص طور پر ایسے مواد کے بخارات کے لیے موزوں ہے جو کرسٹلائزیشن، اسکیلنگ اور سنکنرن کا شکار ہیں۔ یہ بڑے پیمانے پر فضلہ کے تیزاب کے علاج اور امونیم سلفیٹ حل کے بخارات میں استعمال ہوتا رہا ہے۔ لیکن اگر بخارات بننے والے مائع کو دھوئیں سے آلودہ ہونے کی اجازت نہیں ہے، تو اس قسم کا بخارات عام طور پر موزوں نہیں ہوتا ہے۔ اور دھوئیں کی ایک بڑی مقدار کی موجودگی کی وجہ سے، ثانوی بھاپ کا استعمال محدود ہے۔ اس کے علاوہ، اعلی درجہ حرارت والے مائع میں ڈوبنے کی وجہ سے نوزل ​​کو نقصان پہنچنے کا زیادہ خطرہ ہوتا ہے۔ مندرجہ بالا تعارف سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ بخارات کی بہت سی ساختی اقسام ہیں، ہر ایک کے اپنے فوائد، نقصانات اور قابل اطلاق حالات ہیں۔ منتخب کرتے وقت، غور کرنے کی پہلی چیز یہ ہے کہ آیا یہ بخارات بن جانے والے مواد کے عمل کی خصوصیات کے مطابق ڈھال سکتا ہے، بشمول اس کی چپکنے والی، تھرمل حساسیت، سنکنرنی، اور آیا یہ کرسٹلائزیشن یا اسکیلنگ کا شکار ہے۔ اس کے بعد، یہ ایک سادہ ساخت، آسان مینوفیکچرنگ، کم دھات کی کھپت، آسان دیکھ بھال، اچھا گرمی کی منتقلی اثر، اور اسی طرح کی ضرورت ہے.