23/ديسمبر/2013
تقطير الماء ...صفحة جديدة
الطريقة البسيطة لتقطير الماء
يتكون جهاز التقطير البسيط من جزئين رئيسيين هما ... خزان التبخير (evaporator tank)... وخزان التكثيف (condenser tank) ومجموعة الوصلات . وتتم العملية كالتالي
- يغذي الماء العسر ( ماء البحر او اي نوع مياة ) الى المبخر المزود بوسيلة تسخين للماء من اي مصدر حراري مناسب ( في الرسم المجاور يستخدم بخار من غلاية )بحيث تكون درجة حرارة المصدر اكبر من درجة غليان الماء ... في المبخر يتم انتاج بخار ماء .
- عبر مواسير مناسبة يمر البخار الى المكثف المزود بوسيلة تبريد ( في الرسم يستخدم ماف من مواسير الماء) . حيث يتكثف ماء خالي تماما من اي املاح او رواسب او مسببات الامراض .
- لاحظ التالي : انة يلزم عمل هواية (vent) في نقطة علوية من مسار البخار وذلك لتلافي تكون ضغط داخل الجهاز .
- لاحظ ان كل كمية الحرارة التي المستخدم في عملية التبخير اهدرت في عملية التكثيف.
- لاحظ ان هناك مخرج للماء زائد الملوحة اسفل خزان التبخير . والا لامكن انتاج الملح ... ولكن على حساب عمر اوعية التبخير .
- تستخدم هذه الطريقة في المختبرات , المستشفيات , السفن الصغيرة , وفي الاماكن حيث مصدر الطاقة الحرارية غير مكلف .
عملية التبخير تتم بمرحلتين ... اولا : نرفع درجة حرارة الماء من درجة حرارة الجو ونفترضها= 20 درجة مئوية ... الى درجة الغليان ( 100 مئوية تحت ظرف ضغط جوي= 1... اي ان وعاء الضغط مفتوح علي الهواء) وفي هذة المرحلة يلزم كيلوكالوري لرفع درجة حرارة لتر الماء درجة مئوية واحدة ... بمعنى انة يلزمنا 80 كيلوكالوري للوصول الى درجة الغليان .... ثانيا : تثيت الحرارة عند هذه الدرجة (100مئوية ) ويبدأ التبخر ... لتبخير لتر ماء يلزم ( 540 كيلوكالوري ) وهذا ما يسمى الحرارة الكامنة (latent heat) ... اذن ما يستهلك في المرحلتين = 540+80=620 كيلوكالوري .... وهذه كمية طاقة تتوفر في 62 جرام من الكيروسين او الجازولين او الفحم تقريبا وهي كمية كبيرة نسبيا ... بعنى تقريبي ان كيلو جرام الوقود الاحفوري يعطينا 16 لتر مباة مقطرة ... هذه الكمية ضئيلة ... كل الطرق الاتي شرحها تركز على ان نقلل من استهلاك الوقود في انتاج الماء المقطر ... كل الافكار تدور حول محور واحد ... استخدام الحرارة المطرودة في عملية التكثيف ... استخدامها ثانية في عملية التبخير
جزء من جدول بخار الماء (steam table) يعمل في منطقة الضغوط من 0.1 الى 1.5 جوي وهي المنطقة المعنيين بها في مسائل تقطير الماء ... لاحظ من الجدول :
- ان درجة حرارة تبخر الماء تقل كلما قل الضغط ... فمثلا هي 100 درجة تقريبا عند ضغط= 1 بار بينما = 81 درجة عند ضغط= 0.5 بار وترتفع الى 111درجة عند ضغط 1.5بار .
- الحرارة النوعية والحرارة الكامنة للماء لا تتغير كثيرا بتغير الضغط ودرجة الحرارة .
- من الملاحظة السابقة ... نستنتج ان مجمل الطاقة اللازمة لعملية التبخير لا تتأثر بدرجة الحرارة والضغط كثيرا .
- من الملاحظة الاولى والثانية نستنتج اننا بالامكان اجراء عملية التبخير في درجات حرارة منخفضة ... وبالتالي استخدام معدات اقل تكلفة واطول عمرا .
15/ديسمبر/2013 صفحة لموضوع جديد
التبخير متعدد التأثير...Multiple effect distillation ... وتختصر الى MED
عرفنا مما سبق كيف ان عملية تبخير الماء تحتاج الى كميات كبيرة من الطاقة ... وان هذة الطاقة اما ان تبدد في الهواء او ماء التبريد (في عملية التكثيف ) او ان يعاد استخدامها في عملية التبخير مرة اخرى ... في طريقة التبخير متعدد المراحل يعاد استخدام طاقة التكثيف مرات عديدة ...
الرسم التوضيحي يبين محطة تحلية بطريقة التبخير متعدد المراحل ... تتكون من 4 مراحل ... وغلاية (boiler) مياة ومكثف ( condenser)
- في الغلاية يحول الماء العذب الى بخار ... دورة المياة في الغلاية مستقلة ... الغلاية مصدر للطاقة الحرارية .
- يدخل بخار الغلاية الى انابيب المرحلة الاولى ... بخار الماء يعطي حرارتة الى ماء البحر في المرحلة الاولى ... ماء البحر يصل الى درجة الغليان ويبدأفي التبخر .
- البخار الخارج من المرحلة الاولى يذهب الى المرحلة الثانية حيث يتكثف هناك ويعطي حرارتة لماء البحر ليتبخر واذي بدورة يمر الى المرحلة التالية وهكذا ...
- لاحظ التالي : ان درجة الغليان في المرحلة الاولى اقل من 100مئوية وبالتالي ضغط البخار يجب ان يكون اقل من الضغط الجوي .
- ان درجة الغليان في المرحلة الثانية اقل من الاولى وفي الثالثة اقل من الثانية وهكذا ... وذلك كي نستعمل الحرارة المطرودة من البخار في عملية التكثيف تكون اعلى من الحرارة اللازمة لعملية التبخير في المرحلة التالية .
- التحكم في ضغط المراحل يتم بشفاطات (ejectors) (غير ظاهرة في الرسم ) وصمامات تحكم .
- البخار ناتج المرحلة الاخيرة يتم تكثيفة في مكثف خارجي ( وهذه هي كمية الطاقة المبددة في العملية )
- كما ترى في الرسم فانة يلزم مضخات لسحب الماء المتكثف ( الماء العذب) وضخة الى خزان الماء . كل المراحل تقع تحت ضغط اقل من 1 جوي .
- الماء المالح ( بتركيز اعلى من ماء البحر) يسحب من المرحلة الاخيرة ويعاد للبحر وفية بعض الحرارة المبددة .
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق