O princípio fundamental de funcionamento dos evaporadores MVR – desde a geração de vapor secundário até à conversão de energia térmica em circuito fechado.

O princípio fundamental de funcionamento dos evaporadores MVR (Recompressão Mecânica de Vapor) reside na utilização de um compressor para aumentar a energia do vapor secundário gerado durante o processo de evaporação, conseguindo uma reciclagem em circuito fechado da energia térmica, reduzindo significativamente o consumo de energia e formando um sistema de evaporação altamente eficiente e econômico.

O processo de "vapor secundário" para "energia térmica em circuito fechado" pode ser dividido da seguinte forma:

I. Princípio Fundamental de Funcionamento: 

Construindo um sistema de energia térmica de circuito fechado

1. Geração de vapor secundário: 

Os materiais são aquecidos na câmara de evaporação do evaporador, e a água evapora para produzir vapor secundário de baixa temperatura e baixa pressão (geralmente vapor saturado).

Esse vapor secundário possui baixa energia térmica inicial e não pode ser usado diretamente como uma fonte de calor eficaz para aquecer materiais. Em sistemas tradicionais, ele é frequentemente condensado e descartado, resultando em desperdício de energia.

2. Recompressão de vapor secundário (aumento de energia): 

O vapor secundário é aspirado para dentro de um compressor (como um compressor centrífugo ou Roots) e comprimido por meio de trabalho mecânico.

O processo de compressão aumenta significativamente sua pressão e temperatura, eleva sua entalpia e o transforma em vapor de alta temperatura, alta pressão e alta qualidade, capaz de ser utilizado como fonte de aquecimento.

A taxa de compressão (pressão final/pressão de entrada) é tipicamente de 1,4 a 2,5, correspondendo a um aumento da temperatura do vapor de 12 a 30 °C, atendendo à diferença de temperatura necessária para a evaporação.

3. Reutilização de vapor comprimido (energia térmica em circuito fechado)

O vapor comprimido a alta temperatura e pressão retorna à câmara de aquecimento do evaporador como fonte de calor para aquecer o material, liberando seu calor latente.

Após liberar calor, o vapor se condensa em água líquida (condensado) e é descarregado do sistema. Seu calor sensível pode ser usado para aquecer a alimentação por meio de um pré-aquecedor, recuperando ainda mais energia.

A energia do vapor secundário, anteriormente desperdiçada, é "revivida" e reciclada, formando um sistema de utilização de energia térmica em circuito fechado, reduzindo significativamente a dependência de vapor fresco externo.

4. Controle automático do sistema e operação estável

O sistema de controle automatizado monitora parâmetros como temperatura, pressão e nível de líquido em tempo real, ajustando dinamicamente a potência do compressor, o fluxo de vapor e o funcionamento da bomba.

Por exemplo, quando o nível do líquido está muito alto, a vazão de descarga é aumentada automaticamente; quando a temperatura é insuficiente, a velocidade do compressor é aumentada, garantindo que o sistema esteja sempre em estado de equilíbrio térmico e operação de alta eficiência.

II. Principais vantagens do sistema de energia térmica de circuito fechado

1. Economia de energia e alta eficiência: com exceção de uma pequena quantidade de vapor fresco para pré-aquecimento durante a fase de inicialização, praticamente não é necessário vapor externo durante a operação normal. A evaporação de 1 tonelada de água consome apenas 23 a 70 kWh de eletricidade, reduzindo significativamente os custos operacionais.

2. Evaporação a baixa temperatura: Permite a evaporação a temperaturas abaixo de 40°C, sendo particularmente adequada para materiais sensíveis ao calor (como produtos farmacêuticos e alimentos), evitando a desnaturação do material.

3. Proteção ambiental e aproveitamento de recursos: Amplamente utilizado para o tratamento por evaporação, concentração e cristalização de águas residuais com alto teor de sal e águas residuais industriais, possibilitando a reutilização da água e a redução de resíduos perigosos.

4. Sistema compacto: Elimina a necessidade de equipamentos de múltiplos estágios e sistemas de refrigeração na evaporação de múltiplos efeitos, exigindo menos espaço, sendo especialmente adequado para projetos de renovação com restrições de espaço.

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III. Equipamentos Essenciais para o Sistema de Energia Térmica de Circuito Fechado

1. Compressor: O núcleo do sistema, responsável pela eficiência da conversão de energia. Os mais comuns são os compressores centrífugos (alta vazão, baixa taxa de compressão) ou os compressores do tipo Roots (vazão média a baixa, alta taxa de compressão).

2. Separador de aquecimento e evaporador: Transferência de calor e separação gás-líquido altamente eficientes, garantindo a eficiência da evaporação.

3. Sistema de pré-aquecimento e vácuo: Utiliza o calor residual para aumentar a temperatura de alimentação, manter o vácuo do sistema e diminuir o ponto de ebulição.

4. Sistema de controle inteligente: Permite operação totalmente automática, ajuste dinâmico e proteção contra falhas, garantindo a estabilidade do sistema de circuito fechado.

Resumo

Os evaporadores MVR utilizam um circuito fechado de "evaporação → compressão de vapor secundário → aumento da energia térmica → reaquecimento para reutilização → recuperação por condensação" para converter vapor secundário anteriormente desperdiçado em uma fonte contínua de calor, alcançando uma reciclagem de energia altamente eficiente. Essa tecnologia não só reduz significativamente o consumo de energia e os custos operacionais, como também oferece vantagens como operação em baixa temperatura, respeito ao meio ambiente e alto grau de automação, tornando-se o principal equipamento de economia de energia a substituir os evaporadores multiefeito tradicionais nas áreas química, farmacêutica e de proteção ambiental.