Základný princíp výparníka MVR

MVR evaporator je v angličtine skratka pre mechanickú kompresiu pár. MVR je technológia, ktorá opätovne využíva energiu generovanú vlastnou sekundárnou parou na zníženie dopytu po externej energii.
Sekundárna para po stlačení kompresorom zvyšuje tlak a teplotu a zodpovedajúcim spôsobom sa zvyšuje aj entalpia. Posiela sa do ohrievacej komory výparníka ako vykurovacia para, ktorá sa používa na výrobu pary na udržanie stavu odparovania kvapalného materiálu. Samotná vykurovacia para odovzdáva teplo samotnému materiálu a kondenzuje ho na vodu. Týmto spôsobom sa plne využije para, ktorá mala byť pôvodne vyradená, latentné teplo sa získa späť a zlepší sa tepelná účinnosť.
Už v 60. rokoch minulého storočia Nemecko a Francúzsko úspešne aplikovali túto technológiu v priemyselných odvetviach ako chemický, farmaceutický, papierenský priemysel, čistenie odpadových vôd a odsoľovanie morskej vody.
Pracovný proces zahŕňa stlačenie nízkoteplotnej pary kompresorom, zvýšenie teploty a tlaku, zvýšenie entalpie a potom vstup do výmenníka tepla na kondenzáciu, aby sa plne využilo latentné teplo pary. Okrem spustenia nie je potrebné vytvárať paru počas celého procesu odparovania.
V procese viacúčinného odparovania sekundárna para s určitým účinkom vo výparníku nemôže byť priamo použitá ako primárny zdroj tepla, ale môže byť použitá len ako sekundárny alebo sekundárny zdroj tepla. Ako primárny zdroj tepla je potrebné zabezpečiť dodatočnú energiu na zvýšenie jeho teploty (tlaku). Parné prúdové čerpadlo môže stlačiť iba časť sekundárnej pary, zatiaľ čo výparník MVR môže stlačiť všetku sekundárnu paru vo výparníku.
Roztok cirkuluje v odparovači so stekajúcim filmom cez materiálové obehové čerpadlo vo vykurovacej rúrke. Počiatočná para je ohrievaná čerstvou parou mimo potrubia, ktorá ohrieva a varí roztok za vzniku sekundárnej pary. Vznikajúca sekundárna para je nasávaná turbodúchadlom a po natlakovaní sa teplota sekundárnej pary zvýši. Slúži ako zdroj ohrevu a vstupuje do ohrievacej komory na cyklické odparovanie. Po bežnom spustení turbokompresor nasáva sekundárnu paru, ktorá je natlakovaná a premieňaná na vykurovaciu paru, pričom neustále cirkuluje a vyparuje sa. Odparená voda sa nakoniec premení na kondenzát a vypustí sa.
Z nákladových dôvodov sa v mechanických systémoch rekompresie pary bežne používajú jednostupňové odstredivé kompresory a vysokotlakové ventilátory. Preto je pre tento typ dizajnu určené nasledujúce vysvetlenie. Odstredivý kompresor je stroj na reguláciu objemu, ktorý udržuje objemový prietok takmer konštantný bez ohľadu na sací tlak. Zmena hmotnostného prietoku je úmerná absolútnemu saciemu tlaku.
Kompresný cyklus jednostupňového odstredivého kompresora je znázornený v diagrame entropie entalpie. Výkon potrebný pre jednostupňový odstredivý kompresor:
Napríklad stlačenie nasýtenej vodnej pary z výparníka zo stavu nasávania p1=1,9 bar, t1=119 stupeň na p2=2,7 bar, t2=161 stupeň ( kompresný pomer Π= 1.4). Kompresný cyklus sleduje polytropickú krivku 1-2, ktorá zvyšuje špecifickú entalpiu pary Δ HP. Pre špecifickú entalpiu h2 pary vstupuje pri tejto teplote do ohrievača výparníka cez rovnicu vnútornej účinnosti (izentropickej účinnosti) kompresora. Na základe množstva vdýchnutej pary, kg/hod. Jednotka HP variabilná (efektívna) kompresná práca, kJ/kg. Jednotka Hs izoentropická kompresná práca, kJ/kg.
Izentropická účinnosť (vnútorná účinnosť) kompresora závisí okrem iných faktorov od indexu polytropie jednotky premenlivej kompresnej práce hp κ a od molárnej hmotnosti M vdychovaného plynu, ako aj od inhalačnej teploty a požadovaného nárastu tlaku. Pre skutočný väzbový výkon hnacieho motora (elektromotor, plynový motor, turbína atď.) sa počíta s väčším rozpätím mechanických strát. Jednostupňový odstredivý kompresor s obežným kolesom vyrobeným zo štandardných materiálov môže dosiahnuť nárast tlaku vodnej pary s kompresným faktorom 1,8. Pri použití kvalitnejších materiálov ako je titán môže kompresný faktor dosiahnuť až 2,5. Týmto spôsobom je konečný tlak p2 1,8-násobok sacieho tlaku p1 alebo maximálne 2,5-násobok, čo zodpovedá zvýšeniu teploty nasýtenej pary o približne 12-18K, s maximálnym nárastom teploty až o 30 K. v závislosti od sacieho tlaku. Čo sa týka technológie odparovania, bežnou praxou je reprezentovať jej tlak na základe zodpovedajúcej teploty varu vody. Týmto spôsobom je priamo znázornený efektívny teplotný rozdiel.
Princíp mechanickej rekompresie pary
Odparovacie zariadenie je kompaktné, zaberá malú plochu a vyžaduje malý priestor. Môže tiež eliminovať chladiaci systém. Pre existujúce závody, ktoré vyžadujú rozšírenie odparovacieho zariadenia na zásobovanie parou, nedostatočnú kapacitu zásobovania vodou a nedostatočný priestor, najmä v situáciách, keď nízkoteplotné vyparovanie vyžaduje kondenzáciu ochladenej vody, môže dosiahnuť tak investičné úspory, ako aj dobré efekty úspory energie.