Evaporament per compressió de vapor

Archiu:CAPS 0 .jpg

Destilador de compressió de vapor fabricat per BRAM-COR (Itàlia).

El evaporament per compressió de vapor és un método que utilisa un soplador, compressor o eyector de chorrada per a comprimir el vapor i, per lo tant, aumentar la seua pressió. Ya que este aument de pressió també incrementa la temperatura de condensació, el vapor pot servir com a mig de calfament per a concentrar el líquit o la solució original a partir de la qual es va generar inicialment. Sense compressió, el vapor estaria a la mateixa temperatura que el líquit o la solució en ebullició, impedint la transferència de calor.

Este procés també es coneix com a destilació per compressió de vapor (VCD, de l'anglés vapor compression distillation). Quan la compressió es realisa per mig d'un compressor o soplador accionado mecánicamente, es denomina recompresión mecànica de vapor (MVR, de l'anglés mechanical vapor recompression). En el cas de la compressió per mig de eyectores de vapor a alta pressió, el procés es diu termocompresión, compressió de vapor o eyectocompresión.

Procés MVR

Entrada d'energia

En el sistema MVR, l'energia d'entrada correspon al treball de bombeig del compressor. El consum energètic teòric es calcula com:

___MATH_0___

a on:

• ___MATH_1___ és l'energia de bombeig teòrica total (en kJ),
• ___MATH_2___ és la massa de vapor que passa pel compressor (en kg),
• ___MATH_3___ i ___MATH_4___ són l'entalpia específica del vapor aigües dalt i aigües avall del compressor, respectivament (en kJ/kg).

El consum energètic real és superior al teòric i depén de l'eficiència del sistema, que sol oscilar entre el 30 % i el 60 %. Per eixemple, si l'energia teòrica és de 300 kJ i l'eficiència del 30 %, l'energia real requerida serà de 1000 kJ.

En unitats de gran tamany, la potència de compressió sol estar entre 35 i 45 kW per tonellada mètrica de vapor comprimit.

Equips per a evaporadores MVR

El compressor és el component central de l'unitat. Els compressors utilisats en esta aplicació són típicament centrífugos o de desplaçament positiu, com els sopladores Roots (similars al sobrealimentador Roots, encara que de major tamany). Les unitats de gran capacitat (100 tonellades mètriques per hora o més) poden amprar compressors de fluix axial. El treball de compressió genera vapor sobrecalentado respecte a l'equilibri teòric de pressió-temperatura. Per esta raó, la majoria de les unitats MVR incorporen un desobrecalentador entre el compressor i el bescanviador de calor principal.

Termocompresión

Entrada d'energia

En la termocompresión, l'energia d'entrada prové d'un cabal de vapor motriu a una pressió superior a la dels vapors aspirats i descarregats. El cabal total de vapor comprimit a l'eixida és major que l'aspirat:

___MATH_5___

a on:

• ___MATH_6___ és el cabal másico de vapor a l'eixida del eyector,
• ___MATH_7___ és el cabal aspirat,
• ___MATH_8___ és el cabal de vapor motriu.

Per este excés de vapor, els evaporadores de termocompresión solen incloure un condensador de vapor. El consum específic de vapor motriu per unitat de cabal aspirat depén de la relació motriu (pressió del vapor motriu front a la pressió de succió) i de la relació de compressió (pressió d'eixida front a pressió de succió). A major relació de compressió i menor relació motriu, el consum de vapor motriu és major i el balanç energètic menys eficient.

Equips de termocompresión

El component principal és l'eyector de vapor. El dimensionament del bescanviador de calor principal, el cabezal de vapor i atres components seguix els principis generals de disseny d'evaporadores.