اواپراتورهای با جریان طبیعی (طرح روبرت)
این گونه اواپراتورها کاربردبسیار وسیعی را در صنعت قند دارند و حجم قابل توجهی از شربت را دربرمی گیرند. شربت از قسمت تحتانی وارد بدنه اواپراتورها می شود، بعضی از این اواپراتورها مجهز به توزیع کننده شربت هستند که شربت ورودی را به طور یکنواخت در محفظه تحتانی تقسیم می نمایند. سپس در اثر عمل تبادل حرارتی و در نتیجه تغییر دانسیته شربت، عمل سیرکولاسیون طبیعی شربت صورت گرفته و سپس مخلوط حباب های تشکیل شده و شربت به نسبت غلیظ شده در طول لوله های حرارتی به طرف بالا حرکت نموده و وارد محفظه بخار فوقانی می گردند. در این محفظه عمل جداسازی شربت از حباب های تشکیل یافته صورت می گیرد.
توضیح اینکه حباب های مذکور حرکت عمودی شربت را در لوله های حرارتی تسریع می نمایند، شربت غلیظ آنگاه وارد لوله مرکزی گردیده و از آنجا به بدنه بعدی هدایت می شود. لازم به تذکر است که تمام شربت وارد شده به لوله مرکزی از بدنه خارج نمی گردد، بلکه مقدار زیادی از آن مجدداً با شربت رقیق مخلوط گردیده و با آن به گردش طبیعی در می آیند و تنها آن قسمتی از شربت که وارد قیف موجود در لوله مرکزی می شود به بدنه بعدی انتقال می یابد.
گازهای غیرقابل تقطیر موجود در بخار برخاسته از شربت از قبیل هوا و آمونیاک و غیره باعث کاهش سطح حرارتی شده و باید به وسیله چندین لوله از محفظه حرارتی خارج گردند و به لوله بخار خروجی از محفظه فوقانی ارتباط یابد و این عمل بیشتر به منظور استفاده بیشتر از انرژی حرارتی بخار صورت می گیرد.
زیاد شدن وزن مخصوص شربت و در نتیجه افزایش فشار ئیدرواستاتیکی آن، باعث افزایش نقطه جوش می گردد و میزان تبادل حرارتی را تا حدود 30 درصد کاهش می دهد.
جهت تقلیل دادن اثرات رسوب ها در روی لوله ها، معمولاً محفظه های حرارتی را با ابعاد بزرگتر طراحی می نمایند. میزان قرار گرفتن سطح شربت در داخل بدنه بسیار مهم است، چنانچه سطح شربت زیاد پائین باشد، سطح مؤثر حرارتی افت می نماید و عمل تغلیذ مطلوب نمی شود و اگر سطح شربت بالاتر از حد لازم باشد، به دلیل افزایش فشار ئیدرواستاتیکی در قسمت پایین لوله ها، نقطه جوش شربت افزایش یافته و در نتیجه میزان تبادل حرارتی در اثر افت file:///C:/DOCUME%7E1/Mahdi/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif، کاهش می یابد.
نتایج به دست آمده از تحقیقات مختلف در زمینه اواپراتورها حاکی از آن است که ارتباط زیادی بین رنگ شربت غلیظ و نگهداری شربت در سطح مناسب در لوله های حرارتی وجود دارد. بدیهی است که درجه حرارت زیاد در بدنه های I و II تأثیر نامطلوبی در رنگ شربت به جا می گذارد و به همین علت سطح حرارتی را در بدنه اول غالباً به منظور کاهش درجه حرارت غلیان بیشتر انتخاب می نمایند. هرچند افزایش سطح حرارتی خود باعث زیاد شدن زمان توقف شربت در اواپراتور و در نتیجه تغییر رنگ شربت می شود. هرچند سطح شربت در اواپراتور بالاتر رود، درجه حرارت در قسمت تحتانی لوله ها به دلیل زیاد شدن فشار ئیدرواستاتیکی افزایش می یابد و این عمل به میزان افزایش رنگ شربت نیز تأثیر می گذارد. پس از بررسی تمام عوامل مؤثر، باید اذعان نمود که نگهداری شربت در سطح پایین و مناسب در اواپراتورها تأثیر زیادی بر عملکرد و راندمان سیستم اواپراسیون ها دارد و چه بسا با رعایت این اصل بتوان با سطوح حرارتی کمتر نیز نتیجه رضایت بخشی به دست آورد. در جهت کوشش برای تولید شکر سفید با کیفیت عالی، می بایست شربت غلیظ که کمتر رنگین شده باشد تولید نمود، زیرا رنگ سفید شکر به نحو وسیعی بستگی به رنگ شربت غلیظ دارد. لذا با نگهداری شربت در سطوح مناسب در سیستم اواپراسیون می توان شربت غلیظ کمتر رنگین (حتی با 50 درصد افزایش رنگ) تولید نمود. که حاصل آن به دست آوردن شکر سفید و با کیفیت عالی تر می باشد.
نتایج به دست آمده از آزمایش ها نیز نشان می دهد که نگهداری شربت در سطوح پایین تر در بنه های اول و دوم تأثیر بیشتری در رنگ نهایی شربت غلیظ نسبت به سایر بدنه ها دارد. البته در عمل می بایست همواره شربت در تمام بدنه ها در سطح پایین تری نگهداشته شود.
این محدودیت باعث می شود که عمل تبخیر شربت تنها در مورد شربت دارای دانیسته در حد شربت غلیظ انجام نگرفته، بلکه بیشتر شربت با دانستیه متوسط بین شربت رقیق و شربت غلیظ تبخیر شود و در نتیجه افزایش نقطه جوش و همچنین فشار ئیدرواستاتیکی شربت محدود گشته و میزان تبادل حرارتی و همچنین ضریب انتقال حرارت کلی (k) به سمت مطلوب نیل نماید.
این گونه اواپراتورها کاربردبسیار وسیعی را در صنعت قند دارند و حجم قابل توجهی از شربت را دربرمی گیرند. شربت از قسمت تحتانی وارد بدنه اواپراتورها می شود، بعضی از این اواپراتورها مجهز به توزیع کننده شربت هستند که شربت ورودی را به طور یکنواخت در محفظه تحتانی تقسیم می نمایند. سپس در اثر عمل تبادل حرارتی و در نتیجه تغییر دانسیته شربت، عمل سیرکولاسیون طبیعی شربت صورت گرفته و سپس مخلوط حباب های تشکیل شده و شربت به نسبت غلیظ شده در طول لوله های حرارتی به طرف بالا حرکت نموده و وارد محفظه بخار فوقانی می گردند. در این محفظه عمل جداسازی شربت از حباب های تشکیل یافته صورت می گیرد.
توضیح اینکه حباب های مذکور حرکت عمودی شربت را در لوله های حرارتی تسریع می نمایند، شربت غلیظ آنگاه وارد لوله مرکزی گردیده و از آنجا به بدنه بعدی هدایت می شود. لازم به تذکر است که تمام شربت وارد شده به لوله مرکزی از بدنه خارج نمی گردد، بلکه مقدار زیادی از آن مجدداً با شربت رقیق مخلوط گردیده و با آن به گردش طبیعی در می آیند و تنها آن قسمتی از شربت که وارد قیف موجود در لوله مرکزی می شود به بدنه بعدی انتقال می یابد.
گازهای غیرقابل تقطیر موجود در بخار برخاسته از شربت از قبیل هوا و آمونیاک و غیره باعث کاهش سطح حرارتی شده و باید به وسیله چندین لوله از محفظه حرارتی خارج گردند و به لوله بخار خروجی از محفظه فوقانی ارتباط یابد و این عمل بیشتر به منظور استفاده بیشتر از انرژی حرارتی بخار صورت می گیرد.
زیاد شدن وزن مخصوص شربت و در نتیجه افزایش فشار ئیدرواستاتیکی آن، باعث افزایش نقطه جوش می گردد و میزان تبادل حرارتی را تا حدود 30 درصد کاهش می دهد.
جهت تقلیل دادن اثرات رسوب ها در روی لوله ها، معمولاً محفظه های حرارتی را با ابعاد بزرگتر طراحی می نمایند. میزان قرار گرفتن سطح شربت در داخل بدنه بسیار مهم است، چنانچه سطح شربت زیاد پائین باشد، سطح مؤثر حرارتی افت می نماید و عمل تغلیذ مطلوب نمی شود و اگر سطح شربت بالاتر از حد لازم باشد، به دلیل افزایش فشار ئیدرواستاتیکی در قسمت پایین لوله ها، نقطه جوش شربت افزایش یافته و در نتیجه میزان تبادل حرارتی در اثر افت file:///C:/DOCUME%7E1/Mahdi/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif، کاهش می یابد.
نتایج به دست آمده از تحقیقات مختلف در زمینه اواپراتورها حاکی از آن است که ارتباط زیادی بین رنگ شربت غلیظ و نگهداری شربت در سطح مناسب در لوله های حرارتی وجود دارد. بدیهی است که درجه حرارت زیاد در بدنه های I و II تأثیر نامطلوبی در رنگ شربت به جا می گذارد و به همین علت سطح حرارتی را در بدنه اول غالباً به منظور کاهش درجه حرارت غلیان بیشتر انتخاب می نمایند. هرچند افزایش سطح حرارتی خود باعث زیاد شدن زمان توقف شربت در اواپراتور و در نتیجه تغییر رنگ شربت می شود. هرچند سطح شربت در اواپراتور بالاتر رود، درجه حرارت در قسمت تحتانی لوله ها به دلیل زیاد شدن فشار ئیدرواستاتیکی افزایش می یابد و این عمل به میزان افزایش رنگ شربت نیز تأثیر می گذارد. پس از بررسی تمام عوامل مؤثر، باید اذعان نمود که نگهداری شربت در سطح پایین و مناسب در اواپراتورها تأثیر زیادی بر عملکرد و راندمان سیستم اواپراسیون ها دارد و چه بسا با رعایت این اصل بتوان با سطوح حرارتی کمتر نیز نتیجه رضایت بخشی به دست آورد. در جهت کوشش برای تولید شکر سفید با کیفیت عالی، می بایست شربت غلیظ که کمتر رنگین شده باشد تولید نمود، زیرا رنگ سفید شکر به نحو وسیعی بستگی به رنگ شربت غلیظ دارد. لذا با نگهداری شربت در سطوح مناسب در سیستم اواپراسیون می توان شربت غلیظ کمتر رنگین (حتی با 50 درصد افزایش رنگ) تولید نمود. که حاصل آن به دست آوردن شکر سفید و با کیفیت عالی تر می باشد.
نتایج به دست آمده از آزمایش ها نیز نشان می دهد که نگهداری شربت در سطوح پایین تر در بنه های اول و دوم تأثیر بیشتری در رنگ نهایی شربت غلیظ نسبت به سایر بدنه ها دارد. البته در عمل می بایست همواره شربت در تمام بدنه ها در سطح پایین تری نگهداشته شود.
این محدودیت باعث می شود که عمل تبخیر شربت تنها در مورد شربت دارای دانیسته در حد شربت غلیظ انجام نگرفته، بلکه بیشتر شربت با دانستیه متوسط بین شربت رقیق و شربت غلیظ تبخیر شود و در نتیجه افزایش نقطه جوش و همچنین فشار ئیدرواستاتیکی شربت محدود گشته و میزان تبادل حرارتی و همچنین ضریب انتقال حرارت کلی (k) به سمت مطلوب نیل نماید.
