MVR 증발기의 기본 원리

MVR 증발기는 영어로 Mechanical Vapor Compression의 약어입니다. MVR은 자체 2차 증기에서 생성된 에너지를 재사용하여 외부에너지 수요를 줄이는 기술이다.
2차 증기는 압축기에 의해 압축된 후 압력과 온도가 증가하고 이에 따라 엔탈피도 증가합니다. 가열증기로 증발기의 가열실로 보내지며, 이는 원료액의 증발상태를 유지하기 위한 증기 생성으로 사용됩니다. 가열 증기 자체가 재료 자체에 열을 전달하고 이를 물로 응축시킵니다. 이로써 원래 폐기 예정이었던 증기를 충분히 활용하고, 잠열을 회수하여 열효율을 향상시킵니다.
1960년대 초 독일과 프랑스는 이 기술을 화학, 제약, 제지, 폐수 처리, 해수 담수화 등의 산업에 성공적으로 적용했습니다.
작업과정은 저온의 증기를 압축기를 통해 압축하여 온도와 압력을 높이고 엔탈피를 증가시킨 후 열교환기로 들어가 응축시켜 증기의 잠열을 최대한 활용하는 과정입니다. 시동을 제외하고 전체 증발 과정에서 증기를 생성할 필요가 없습니다.
다중 효과 증발 과정에서 증발기의 특정 효과의 2차 증기는 1차 열원으로 직접 사용될 수 없으며 2차 또는 2차 열원으로만 사용될 수 있습니다. 주요 열원으로서 온도(압력)를 높이려면 추가 에너지를 제공해야 합니다. 스팀 제트 펌프는 2차 증기의 일부만 압축할 수 있는 반면, MVR 증발기는 증발기의 2차 증기를 모두 압축할 수 있습니다.
용액은 가열 튜브 내의 재료 순환 펌프를 통해 낙하막 증발기에서 순환됩니다. 초기 증기는 파이프 외부의 신선한 증기에 의해 가열되고, 이 증기는 용액을 가열하고 끓여서 2차 증기를 생성합니다. 생성된 2차 증기는 터보차저 팬에 의해 흡입되고, 가압된 후 2차 증기의 온도가 상승합니다. 이는 가열원 역할을 하며 순환 증발을 위해 가열 챔버로 들어갑니다. 정상적인 시동 후 터보 압축기는 2차 증기를 흡입하여 가압되어 가열 증기로 변환되어 지속적으로 순환 및 증발합니다. 증발된 물은 결국 응축수로 변하여 배출됩니다.
비용상의 이유로 단일 단계 원심 압축기와 고압 팬이 기계식 증기 재압축 시스템에 일반적으로 사용됩니다. 따라서 다음 설명은 이러한 유형의 디자인에 대한 것입니다. 원심 압축기는 흡입 압력에 관계없이 체적 유량을 거의 일정하게 유지하는 체적 조절 장치입니다. 질량 유량의 변화는 절대 흡입 압력에 비례합니다.
단일 스테이지 원심 압축기의 압축 사이클은 엔탈피 엔트로피 다이어그램으로 표시됩니다. 단일 단계 원심 압축기에 필요한 전력:
예를 들어, 증발기에서 나오는 포화 수증기를 흡입 상태 p1=1.9 bar, t1=119 도에서 p2=2.7 bar, t2=161 도( 압축률 Π= 1.4). 압축 사이클은 폴리트로프 곡선 1-2을 따르며 증기의 비엔탈피 Δ HP를 증가시킵니다. 증기의 비엔탈피 h2는 압축기의 내부 효율(등엔트로피 효율) 방정식을 통해 이 온도에서 증발기 히터로 유입됩니다. 흡입한 증기의 양(kg/hr)을 기준으로 합니다. HP 단위 가변(유효) 압축 작업, kJ/kg. Hs 단위 등엔트로피 압축 작업, kJ/kg.
압축기의 등엔트로피 효율(내부 효율)은 무엇보다도 단위 가변 압축 작업 hp κ의 폴리트로픽 지수와 흡입 가스의 몰 질량 M, 흡입 온도 및 필요한 압력 상승에 따라 달라집니다. 원동기(전기 모터, 가스 엔진, 터빈 등)의 실제 결합력에 대해서는 더 큰 기계적 손실 여유가 고려됩니다. 표준 재료로 제작된 임펠러를 갖춘 단일 단계 원심 압축기는 압축 계수 1.8로 수증기압 상승을 달성할 수 있습니다. 티타늄과 같은 고품질 재료를 사용하면 압축 계수가 최대 2.5에 도달할 수 있습니다. 이렇게 하여 최종 압력 p2는 흡입 압력 p1의 1.8배 또는 최대 2.5배가 되며, 이는 포화 증기 온도가 약 12-18K 증가하고 최대 온도 상승은 최대 30K에 해당합니다. , 흡입 압력에 따라 다릅니다. 증발 기술의 경우 일반적인 관행은 물의 끓는점 온도에 따라 압력을 나타내는 것입니다. 이러한 방식으로 유효 온도차가 직접적으로 표현됩니다.
기계적 증기 재압축의 원리
증발 장비는 소형이고 작은 면적을 차지하며 작은 공간이 필요합니다. 또한 냉각 시스템을 제거할 수도 있습니다. 증기 공급을 위한 증발 설비의 증설이 필요한 기존 공장, 물 공급 능력 부족, 공간 부족, 특히 저온 증발을 위해 냉수 응축이 필요한 상황에서는 투자 비용 절감과 좋은 에너지 절약 효과를 동시에 얻을 수 있습니다.