Замена конденсаторов на мат.плате и в блоке питания
В элементной базе компьютера (и не только) есть одно узкое место – электролитические конденсаторы. Они содержат электролит, электролит – это жидкость. Поэтому нагрев такого конденсатора приводит к выходу его из строя, так как электролит испаряется. А нагрев в системном блоке – дело регулярное.
Поэтому замена конденсаторов – это вопрос времени. Больше половины отказов материнских плат средней и нижней ценовой категории происходит по вине высохших или вздувшихся конденсаторов. Еще чаще по этой причине ломаются компьютерные блоки питания.
Поскольку печать на современных платах очень плотная, производить замену конденсаторов нужно очень аккуратно. Можно повредить и при этом не заметить мелкий бескорпусой элемент или разорвать (замкнуть) дорожки, толщина и расстояние между которыми чуть больше толщины человеческого волоса. Исправить подобное потом достаточно сложно. Так что будьте внимательны.
Итак, для замены конденсаторов понадобится паяльник с тонким жалом мощностью 25-30Вт, кусок толстой гитарной струны или толстая игла, паяльный флюс или канифоль.
В том случае, если вы перепутаете полярность при замене электролитического конденсатора или установите конденсатор с низким номиналом по вольтажу, он вполне может взорваться. А вот как это выглядит:
Так что внимательнее подбирайте деталь для замены и правильно устанавливайте. На электролитических конденсаторах всегда отмечен минусовой контакт (обычно вертикальной полосой цвета, отличного от цвета корпуса). На печатной плате отверстие под минусовой контакт отмечено тоже (обычно черной штриховкой или сплошным белым цветом). Номиналы написаны на корпусе конденсатора. Их несколько: вольтаж, ёмкость, допуски и температура.
Первые два есть всегда, остальные могут и отсутствовать. Вольтаж: 16V (16 вольт). Ёмкость: 220µF (220 микрофарад). Вот эти номиналы очень важны при замене. Вольтаж можно выбирать равный или с большим номиналом. А вот ёмкость влияет на время зарядки/разрядки конденсатора и в ряде случаев может иметь важное значение для участка цепи.
Поэтому ёмкость следует подбирать равную той, что указана на корпусе. Слева на фото ниже зелёный вздувшийся
(или потёкший
) конденсатор. Вообще с этими зелёными конденсаторами постоянные проблемы. Самые частые кандидаты на замену. Справа исправный конденсатор, который будем впаивать.
Выпаивается конденсатор следующим образом: сначала находите ножки конденсатора с обратной стороны платы (для меня это самый трудный момент). Затем нагреваете одну из ножек и слегка давите на корпус конденсатора со стороны нагреваемой ножки. Когда припой расплавляется, конденсатор наклоняется. Проводите аналогичную процедуру со второй ножкой. Обычно конденсатор вынимается в два приема.
Спешить не нужно, сильно давить тоже. Мат.плата – это не двухсторонний текстолит, а многослойный (представьте вафлю). Из-за чрезмерного усердия можно повредить контакты внутренних слоев печатной платы. Так что без фанатизма. Кстати, долговременный нагрев тоже может повредить плату, например, привести к отслоению или отрыву контактной площадки. Поэтому сильно давить паяльником тоже не нужно. Паяльник прислоняем, на конденсатор слегка надавливаем.
После извлечения испорченного конденсатора необходимо сделать отверстия, чтобы новый конденсатор вставлялся свободно или с небольшим усилием. Я для этих целей использую гитарную струну той же толщины, что и ножки выпаиваемой детали. Для этих целей подойдет и швейная игла, однако иглы сейчас делают из обычного железа, а струны из стали. Есть вероятность того, что игла схватится припоем и сломается при попытке ее вытащить. А струна достаточно гибкая и схватывается сталь с припоем значительно хуже, чем железо.
При демонтаже конденсаторов припой чаще всего забивает отверстия в плате. Попробовав впаять конденсатор тем же способом, которым я советовал его выпаивать, можно повредить контактную площадку и дорожку, ведущую к ней. Не конец света, но очень нежелательное происшествие. Поэтому если отверстия не забил припой, их нужно просто расширить. А если все же забил, то нужно плотно прижать конец струны или иглы к отверстию, а с другой стороны платы прислонить к этому отверстию паяльник. Если подобный вариант неудобен, то жало паяльника нужно прислонять к струне практически у основания. Когда припой расплавится, струна войдёт в отверстие. В этот момент надо ее вращать, чтобы она не схватилась припоем.
После получения и расширения отверстия нужно снять с его краев излишки припоя, если таковые имеются, иначе во время припаивания конденсатора может образоваться оловянная шапка
, которая может припаять соседние дорожки в тех местах, где печать плотная. Обратите внимание на фото ниже – насколько близко к отверстиям располагаются дорожки. Припаять такую очень легко, а заметить сложно, поскольку обзору мешает установленный конденсатор. Поэтому лишний припой очень желательно убирать.
Если у вас нет под боком радио-рынка, то скорее всего конденсатор для замены найдется только б/у. Перед монтажом следует обработать его ножки, если требуется. Желательно снять весь припой с ножек. Я обычно мажу ножки флюсом и чистым жалом паяльника облуживаю, припой собирается на жало паяльника. Потом скоблю ножки конденсатора канцелярским ножом (на всякий случай).
Вот, собственно, и все. Вставляем конденсатор, смазываем ножки флюсом и припаиваем. Кстати, если используется сосновая канифоль, лучше истолочь ее в порошок и нанести его на место монтажа, чем макать паяльник в кусок канифоли. Тогда получится аккуратно.
Замена конденсатора без выпаивания с платы
Условия ремонта бывают разные и менять конденсатор на многослойной (мат. плата ПК, например) печатной плате — это не то же самое что поменять конденсатор в блоке питания (однослойная односторонняя печатная плата). Надо быть предельно аккуратным и осторожным. К сожалению, не все родились с паяльником в руках, а отремонтировать (или попытаться отремонтировать) что-то бывает очень нужно.
Как я уже писал в первой половине статьи, чаще всего причиной поломок являются конденсаторы. Поэтому замена конденсаторов наиболее частый вид ремонта, по крайней мере в моём случае. В специализированных мастерских есть для этих целей специальное оборудование. Если оного нет, приходится пользоваться оборудованием обычным (флюс, припой и паяльник). В этом случае очень помогает опыт.
А если опыта нет, то попытка ремонта вполне может закончится плачевно. Как раз для таких случаев спешу поделиться способом замены конденсаторов без выпаивания из печатной платы. Способ внешне довольно не аккуратный и в некоторой степени более опасный, чем предыдущий, но для личного пользования сгодится.
Главным преимуществом данного метода является то, что контактные площадки платы придётся в значительно меньшей степени подвергать нагреву. Как минимум в два раза. Печать
на дешёвых мат.платах достаточно часто отслаивается от нагрева. Дорожки отрываются, а исправить такое потом достаточно проблематично.
Минус данного способа в том, что на плату всё-таки придётся надавить, что тоже может привести к негативным последствиям. Хотя из моей личной практики давить сильно ни разу не приходилось. При этом есть все шансы припаяться к ножкам, оставшимся после механического удаления конденсатора.
Итак, замена конденсатора начинается с удаления испорченной детали с мат.платы.
На конденсатор нужно поставить палец и с лёгким нажатием попробовать покачать его вверх-вниз и влево-вправо. Если конденсатор качается влево-вправо, значит ножки расположены по вертикальной оси (как на фото), в обратном случае по горизонтальной. Также можно определить положение ножек по минусовому маркеру (полоса на корпусе конденсатора, обозначающая минусовой контакт).
Дальше следует надавить на конденсатор по оси расположения его ножек, но не резко, а плавно, медленно увеличивая нагрузку. В результате ножка отделяется от корпуса, далее повторяем процедуру для второй ножки (давим с противоположной стороны).
Иногда ножка из-за плохого припоя вытаскивается вместе с конденсатором. В этом случае можно слегка расширить получившееся отверстие (я делаю это куском гитарной струны) и вставить туда кусок медной проволоки, желательно одинаковой с ножкой толщины.
Половина дела сделана, теперь переходим непосредственно к замене конденсатора. Стоит отметить, что припой плохо пристаёт к той части ножки, которая находилась внутри корпуса конденсатора и её лучше откусить кусачками, оставив небольшую часть. Затем ножки конденсатора, приготовленного для замены и ножки старого конденсатора обрабатываются припоем и припаиваются. Удобнее всего паять конденсатор, приложив его к к плате под углом в 45 градусов. Потом его легко можно поставить по стойке смирно.
Вид в результате, конечно неэстетичный, но зато работает и данный способ намного проще и безопаснее предыдущего с точки зрения нагрева платы паяльником.
Если материалы сайта оказались для вас полезными, можете поддержать дальнейшее развитие ресурса, оказав ему (и мне ) моральную и материальную поддержку.
5 проверенных способов, как можно выпаять микросхему из платы паяльником
При распайке микросхем частенько возникают трудности. Эти элементы нужно паять довольно аккуратно, чтобы не возникало проблем с работой микросхемы. Для этого необходимо ухищряться и искать более удобные способы, которые помогут распаять деталь и не повредить ее составляющие. Не стоит отгибать ножки микросхемы по одной – это не приведет ни к чему хорошему. Поэтому рассмотрим несколько универсальных и простых способов распайки микросхем.
Просто паяльником
Данный способ распайки таких элементов считается самым трудным. К нему можно прибегнуть только тогда, когда других инструментов нет под рукой, и их нельзя срочно достать или одолжить. Чтобы не навредить микросхеме, необходимо тщательно подготовить аппарат перед использованием.
Очищаем инструмент от налета при помощи специальной губки или обыкновенной влажной тряпки. Далее берем кисточку и намазываем специализированный состав на пайки. Лучше всего подойдет спиртоканифоль. Затем стержень паяльника окунаем в тот же самый состав и начинаем процесс распайки. Делать это нужно очень осторожно, поскольку перегревание микросхемы грозит ее выходом из строя.
С помощью бритвенного лезвия
Чтобы пайки не остывали, их нужно прогревать одновременно. Для этого понадобится лишняя пластина. С этой задачей замечательно справится обыкновенное бритвенное лезвие. Так все пайки начнут совместно прогреваться, после того, как лезвие окажется под целым рядом этих элементов.
Главное, чтобы при нагреве мощности паяльника хватило на целый ряд. Как только схема начнет прогреваться, ее обязательно нужно немного покачивать. Далее с помощью ножа аккуратно извлекаем лезвие и саму микросхему.
Использование демонтажной оплетки
Чтобы сделать распайку еще более эффективной, можно использовать оплетку от кабеля, которую нужно тщательно покрыть флюсом. Прижимая данный элемент к пайкам, которые потом будут нагреваться паяльником, можно увидеть, насколько быстро микросхема освобождается. Такое действие оказывает пористость оплетки и ее гигроскопичность. В продаже есть готовые оплетки, но можно использовать и обыкновенный телевизионный провод.
С помощью оловоотсоса
Чтобы сделать демонтаж микросхемы еще более эффективным, достаточно совместить оловоотсос и паяльник. Первый инструмент по форме напоминает клизму. Именно такое уникальное строение помогает всасывать припай при его расплавлении. Таким образом, не приходится постоянно очищать паяльник от припая, через некоторое время микросхема будет полностью демонтирована.
Использование медицинских иголок
Приобретается такой инструмент в обыкновенной аптеке. Толщина иголки не должна быть очень большой, чтобы пролезала в монтажное отверстие, но и не слишком маленькой, иначе ее нельзя будет поместить на вывод микросхемы. Кончик иглы необходимо спилить, чтобы получилась некая трубочка.
Сама иголка помещается на вывод микросхемы, а место спая разогревается паяльником. Далее иголка проходит в монтажное отверстие, где ее нужно начинать сильно вращать, до того момента, как припой застынет. После этого можно считать, что ножка микросхемы была изолирована от припоя, а значит и сам элемент может быть освобожден.
Распайка микросхемы – очень трудный и кропотливый процесс. Необходимо правильно подобрать инструменты, чтобы работать было намного проще. Паяльник нужно использовать в самую последнюю очередь, когда больше ничего нет под рукой. Главное следить, чтобы микросхема не перегревалась, иначе система полностью выйдет из строя.
Замена конденсаторов на материнской плате своими руками
Уважаемые гости, в этой статье мы будем производить замену вздутых конденсаторов на материнской плате своими руками. Хотел бы сразу сказать, что замена конденсаторов своими руками требует знаний и умений пользования таким инструментом как пояльник. В данном случае я использовал простой советский паяльник. Если у вас такго опыта нет, то я не рекомендую браться вам за такую работу. Про замену конденсаторов на блоке питания читаем здесь.
Обычно конденсаторы на материнской плате начинают выходить из строя через 3-4 года пользования компьютером. Это как правило явление нормальное, и все это можно решить, путем замены их на новые.
Как определить, что конденсаторы на материнской плате вздулись, какие признаки? Все сейчас разберем подробней.
Признаки неисправности конденсаторов в материнской плате
1. При включении компьютер включается, потом выключается. После 3-4 раза включения он включается нормально, и грузится операционная система. После этого он работает без проблем, но только стоит его выключить и включить на следующий день, проблема опять повторяется. Эти признаки говорят о том, что возможно у вас высохли и вздулись конденсаторы на плате.
2. Компьютер просто не включается. Возможно этой причиной могут быть также конденсаторы, или проблема с блоком питания. Как проверить блок питания, читаем здесь.
3. При включении или работе компьютера часто появляется синий экран. Это также может быть причиной вздутия и неисправностей конденсаторов на материнской плате. Как правило это первичные признаки, когда конденсаторы только начинают вздуваться.
4. Откройте боковую крышку системного блока и внимательно осмотрите материнскую плату. Как правило визуально можно определить, что конденсаторы на материнской плате вздулись и требуют замены. Пример на картинке.
На рисунке в приближенном виде видно, что 2 конденсатора на материнской плате вздулись и требуют замены. Необходимо осматривать материнскую плату внимательно, т.к. неопытному человеку в этом деле не всегда с первого раза можно выявить неисправный конденсатор. После этого, нам необходимо найти новые конденсаторы на замену. Обычно их можно взять со старой материнской платы или купить в радиодеталях, они не дорогие. Выпаиваете старые конденсаторы, смотрите номинал и покупаете новые, можете взять с собой старые, чтобы показать продавцу (по вольтажу можно брать и больше, но не меньше). На своем примере это 6,3 вольт 1500 мкф. На замену я использовал 16 вольт 1500 мкф.
Если у вас или у ваших друзей есть старая материнская плата, можете выпаять их с нее. Все, у нас все готово, после этого начинаем замену конденсаторов на материнской плате своими руками. Как я уже писал выше, замена конденсаторов на материнской плате своими руками требует определенных умений работы с паяльником, если вы готовы, приступим.
При замене конденсаторов нам потребуется следующий инструмент:
- Паяльник;
- Канифоль;
- Припой;
- Зубочистки;
- Бензин очищенный (для удаления канифоли с платы).
В идеале, для выпаивания таких деталей нужно использовать оловоотсос, ну или паяльный фен. Поскольку у меня дома есть только паяльник, то пришлось выпаивать им, поочередно нагревая ножки конденсатора и вытаскивая его. Вывод: простым паяльником это делать крайне неудобно.
После того как мы извлекли старый конденсатор и приготовили ему замену, нужно прочистить отверстия для конденсатора, иначе старый припой не даст его нормально вставить. С оловотсосом можно было бы справиться за пару секунд, но мне пришлось повозиться и использовать зубочистки. Аккуратно вставляем их в отверстия и нагреваем паяльником с обратной стороны, чтобы вытолкнуть весь лишний припой. Еще раз повторюсь, что это нужно делать аккуратно, так как плата многослойная и можно повредить дорожки внутри платы
После прочистки отверстий вставляем конденсатор на место, обязательно соблюдая полярность. Обычно, на материнской плате есть обозначения установки конденсаторов (закрашенная сторона это — минус «— «), но лучше всего запомнить как был установлен старый. На самих конденсаторах также есть обозначения ввиде полосы со знаком » — «.
Запаиваем с обратной стороны. Фото самого процесса у меня нет, так как я не смог паять и одновременно фотографировать. Зато есть фото конечного результата )
Не забываем очистить плату от флюса или канифоли.
Ну вот и все, на этом мой ремонт закончился. Главное не бояться и аккуратно пробовать паять своими руками. Должен заметить, это очень увлекательный процесс.
На всякий случай, даю вам видео, где вы также можете посмотреть, как происходит процесс замены конденсаторов на материнской плате своими руками.
НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ УКАЗАТЕЛЬНОЙ СТРАНИЦЫ | |||||||
| |||||||
ФАЙЛ PDF — НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ ПЕЧАТИ НА ОСНОВЕ РАБОТА НИЖЕ | |||||||
| Конденсаторы — это компоненты, которые используются для хранения электрического заряда и используются в схемах таймера.Можно использовать конденсатор с резистором, чтобы произвести таймер. Иногда конденсаторы используются для сглаживания ток в цепи, поскольку они могут предотвратить ложное срабатывание других компоненты, такие как реле. Когда питание подается в цепь, которая включает конденсатор — конденсатор заряжается. При отключении питания конденсатор медленно разряжает свой электрический заряд. | |||||||
Конденсатор состоит из двух проводников, разделенных изоляционный материал под названием DIELECTRIC.Диэлектрик может быть бумажным, полиэтиленовая пленка, керамика, воздух или вакуум. Пластины могут быть алюминиевыми дисками, алюминиевая фольга или тонкая металлическая пленка, нанесенная на противоположные стороны твердого тела диэлектрик. Сэндвич ПРОВОДНИК — ДИЭЛЕКТРИК — ПРОВОДНИК можно свернуть в цилиндр или левую плоскость | |||||||
КАК РАБОТАЕТ КОНДЕНСАТОР | |||||||
Когда цепь включена, светодиод излучает свет и конденсатор заряжается.Когда переключатель повернут при выключенном светодиоде светится несколько секунд, потому что электричество хранящийся в конденсаторе медленно разряжается. Когда он полностью разряжен это электричество, светодиод больше не излучает свет. Если установлен резистор в цепи конденсатор заряжается медленнее, но и разряжается больше. медленно. Что будет со светом? | |||||||
Конденсаторы электролитические поляризованные это означает, что они имеют положительный и отрицательный вывод и должны быть расположены в
цепь в правильном направлении (положительный провод должен идти к положительному
сторона схемы). Неэлектролитические конденсаторы обычно имеют меньшую емкость. ЕМКОСТЬ — означает емкость конденсатора. | |||||||
Обратите внимание на электролитический конденсаторы выше.Все они имеют два поляризованных вывода, другими словами, они есть положительная и отрицательная нога. Этот тип конденсатора используется с ИС. такие как микросхема таймера 555, и именно конденсаторы и резисторы определить временную последовательность. | |||||||
Внимательно посмотрите фотографии двух типов конденсаторы.Вы можете определить, какой из них электролитический и неэлектролитический ? | |||||||
Простая схема (см. Ссылку ниже) в основном представляет собой переключатель, который
подключен к компу. При нажатии переключателя компьютер обнаруживает
что реле замыкается, а затем включается двигатель. | |||||||
ПОМНИТЕ — есть поляризованные и неполяризованные конденсаторы. Ищите положительное и отрицательное подписать. | |||||||
НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ ПРИМЕРОВ — КАК КОНДЕНСАТОРЫ МОГУТ ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯ | |||||||
Конденсатор байпаса, функции и его применение
Конденсаторы байпаса устанавливаются между выводами источника питания VCC и GND интегральных схем.Они уменьшают как шум источника питания, так и последствия скачков напряжения в линии питания. Они также обеспечивают немедленную потребность в токе интегральной схемы при ее переключении. В примечаниях к применению описываются различные свойства байпасных конденсаторов и дается руководство по их использованию. В этой статье обсуждается байпасный конденсатор, его функции и области применения.
Что такое байпасный конденсатор?
Шунтирующий конденсатор — это конденсатор, который замыкает сигналы переменного тока на землю таким образом, что любой шум переменного тока, присутствующий в сигнале постоянного тока, удаляется, создавая более чистый и чистый сигнал постоянного тока.Шунтирующий конденсатор в основном обходит шум переменного тока, который может присутствовать в сигнале постоянного тока, отфильтровывая переменный ток, так что чистый, чистый сигнал постоянного тока проходит без нескольких пульсаций переменного тока.
Работа байпасного конденсатора
Конденсатор, используемый для проведения переменного тока в качестве компонента или группы компонентов. Обычно переменный ток удаляется из комбинации переменного / постоянного тока; затем DC освобождается для прохождения через обойденный компонент.
Конденсатор обхода эмиттера
При добавлении сопротивления эмиттера к усилителю CE (общий эмиттер) его усиление по напряжению уменьшается, но увеличивается входное сопротивление.Когда байпасный конденсатор подключается параллельно сопротивлению эмиттера, коэффициент усиления по напряжению CE-усилителя увеличивается. Если убрать байпасный конденсатор, в цепи усилителя произойдет сильное вырождение, и полученное напряжение будет уменьшено.
Конденсатор шунтирования эмиттераКонденсатор шунтирования катода
Катодный резистор в типичном триодном предусилителе шунтируется в большом конденсаторе для устранения отрицательной формы обратной связи, это называется катодным вырождением, которое значительно увеличивает коэффициент усиления.
Катодный байпасный конденсаторКогда конденсатор достаточно большой, он действует как короткое замыкание для звуковых частот и устраняет отрицательную обратную связь, но действует как разомкнутая цепь для постоянного тока, тем самым поддерживая смещение сетки постоянного тока. Повышение высоких частот может быть реализовано с помощью конденсатора меньшей емкости, который действует как короткое замыкание для высоких частот, но позволяет отрицательной обратной связи ослаблять басы. Часто это делается в ярком канале предусилителя. Если дополнительное усиление нежелательно, исходя из общего коэффициента усиления усилителя от входного гнезда до усилителя мощности, конденсатор можно полностью исключить.
Как рассчитать значение байпасного конденсатора
В настоящее время мы знаем, почему и когда нам нужно использовать байпасный конденсатор, но нам все еще нужно выяснить подходящее значение конденсатора, чтобы использовать его для конкретного устройства. Считается, что характеристические значения для байпасных конденсаторов включают 0,1 мкФ и 1 мкФ. Чем выше частота, тем меньше значение; а чем ниже частота, тем больше значение.
f = frac12tR
Здесь tR = время нарастания
Наиболее важным параметром, который следует выбрать в качестве подходящего байпасного конденсатора, является его способность обеспечивать немедленную подачу тока, когда это необходимо.Чтобы выбрать размер конденсатора для конкретного устройства, мы включаем следующие методы:
Во-первых, размер байпасного конденсатора можно рассчитать с помощью следующего уравнения:
C = frac1 * N * DeltatdeltaV
I = величина тока требуется для переключения одного выхода с низкого на высокий
N = переключение количества выходов
∆t = время, необходимое для зарядки линии конденсатором
∆V = допустимое падение напряжения VCC
Значения, указанные в формуле, должны быть известно, где можно принять ∆t и ∆V.
Еще один способ узнать емкость байпасного конденсатора — это вычислить его максимальный ток с заданной максимальной скоростью нарастания импульса. Наибольшая скорость нарастания импульса установлена несколькими производителями конденсаторов.
I = CfracdVdt
Функции конденсатора байпаса
Конденсатор байпаса используется в качестве сигнала байпаса переменного тока на землю.
Конденсатор подключен между землей и проводом.
Для сигнала переменного тока конденсатор закорачивает и обходит его.
Постоянный ток, прошедший через конденсатор, ведет себя как открытый для постоянного тока.
DC подается непосредственно на IC.
Необходимые характеристики байпасного конденсатора:
• Он имеет низкое сопротивление.
• Хорошо электризует электрический ток.
• Он надежно заземляет шумовой ток.
• Эффективно снижает ток шума.
двухконтурный конденсатор используется в :
• кондиционирование питания и коррекция коэффициента мощности
• В режиме реального времени календарь часы с EEPROM
• DC / DC преобразователь
• Опорное напряжение
• DSL усилители
• Муфта сигнала и Развязка
• Фильтры верхних и нижних частот
Вывод на этом этапе ясен: для снижения высокочастотного шума на шинах источника питания, вызванного другими цепями, необходим байпасный конденсатор.Индуктивность байпасного конденсатора является более определяющим фактором эффективности байпаса, чем величина емкости. Поэтому выбирайте байпасные конденсаторы на основе значений последовательной индуктивности и распределяйте байпасные элементы по всей печатной плате.
Тем не менее, сосредоточьтесь на элементах байпаса ближе к микросхемам, требующим большого тока через переходные процессы, даже если у вас есть надежные плоскости питания и заземления. Устанавливайте байпасные конденсаторы как можно ближе к микросхемам. Шунтирующий конденсатор должен иметь очень низкое последовательное сопротивление и индуктивность, что эффективно на очень высоких частотах.Кроме того, по любым вопросам, касающимся этой темы или проектов в области электрики и электроники, оставляйте свои комментарии в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, какова основная функция шунтирующего конденсатора?
Фото:
Использование конденсатора для продления срока службы батареи
Моя жена считает меня сумасшедшим.
В течение последнего года она наблюдала, как я разряжаю груды монетных ячеек, собирая миллионы точек данных об их поведении.«Дорогая, а почему ты тратишь столько денег на аккумуляторы, которые собираешься разрядить?» Это довольно странно, но результаты интересны и развеивают многие представления о том, чего можно ожидать от долгоживущих, сверхмалопотребляющих продуктов на базе микроконтроллеров.
На прошлой неделе я написал о поведении монетоприемников CR2032 в приложениях, которые должны работать около десяти лет. Мои эксперименты позволили количественно определить возрастающее внутреннее сопротивление батарей по мере их использования. В конечном итоге, в зависимости от текущих потребностей системы, ячейка будет казаться мертвой задолго до того, как это произойдет на самом деле.То есть будет достаточно емкости, но она не будет использоваться системой.
Несколько внимательных читателей задались вопросом, может ли добавление конденсатора к клеммам ячейки обеспечить кратковременное повышение напряжения, которое могло бы выдержать импульсную нагрузку. Нетрудно математически показать, что ответ положительный.
Но математика не имеет значения. В инженерном деле мы всегда сталкиваемся с противоречивыми потребностями, и то, что кажется простым решением, иногда оказывается непростым.
Полезно думать о батарее как об источнике с нулевым импедансом с раздражающим внутренним резистором между ним и клеммой.Значение этого резистора увеличивается по мере разряда батареи. Если бы оно было 50 Ом, а системе требовалось 10 мА, напряжение на клеммах упало на полвольта, часто достаточно, чтобы вызвать сбой MCU. Добавьте большой конденсатор, как показано на следующей схеме, и короткая импульсная нагрузка может потреблять заряд, хранящийся в крышке.
Один из читателей процитировал технический документ TI ( Coin Cells и Peak Current Draw ), где авторы пришли к выводу, что это жизнеспособное решение. Они показывают случай, когда конденсатор должен выдерживать нагрузку 30 мА в течение 1 мс.Конденсатор на 87 мкФ подойдет, хотя они рекомендуют 100 мкФ, поскольку никто не делает устройства на 87 мкФ.
Есть несколько проблем с этим выводом.
Во-первых, течет конденсатор. Он всегда проходит через клеммы аккумулятора, поэтому высасывает сок, разряжая аккумулятор, даже во время длительных интервалов сна. Насколько велика утечка? Это зависит от ряда факторов, в том числе от материала диэлектрика. Давайте рассмотрим тантал, который предлагает большую емкость по сравнению с ценой. В следующей таблице приведены числа для элемента на 100 мкФ.(Для тантала утечку обычно определяют в CV, где V — номинальное, а не применяемое значение.)
Последний столбец наиболее показателен. Я начал эту серию, показывая, что поставщики микроконтроллеров, которые заявляют о десятилетиях потенциальной работы с CR2032, совершенно нестандартны, и продемонстрировал, что самый долгий срок службы, на который можно надеяться, — это десятилетие (хотя немногие когда-либо достигают этого). CR2032 предлагает емкость около 220 мАч, что означает, что среднее потребление тока за 10 лет не может превышать 2,5 мкА. Только утечка конденсатора высосет батарею за доли десятилетия.
Кто бы мог подумать, что крышка может протекать больше, чем Эдвард Сноуден?
Как насчет лучшей части? Лучшими конденсаторами с малой утечкой и необходимыми значениями C являются MLCC. Утечки MLCC указаны в ом-фарадах:
Понятно, что диэлектрики Y5V использовать нельзя. Выберите более дорогое устройство X7R. И нужно быть осторожным, какой X7R выбран из-за такой же утечки, как и Y5V, хотя и демонстрирует лучшую температурную стабильность, что всегда было основной причиной использования X7R.
X7R действительно очень устойчивы к температуре, но не в зависимости от утечки! Вот типичный график нормализованной утечки в зависимости от температуры:
Система, которая должна работать в широком диапазоне температур, может протекать на два порядка больше, чем показано в предыдущей таблице; Этот прекрасный AVX с номиналом 0,3 мкА внезапно выглядит как резистор умеренно низкого номинала. Но даже при температуре выше комнатной, скажем, от 20 до 30 градусов, рекомендуется использовать в два раза больше паразитного стока, чем указано. В случае AVX четверть батареи теряется из-за конденсатора.
Становится хуже.
УстройстваMLCC снижают номинальные характеристики. По мере увеличения приложенного напряжения эффективная емкость уменьшается. У Murata есть инструмент, который помогает моделировать это, и вот результат для деталей 22 мкФ:
Если место дорого, вы облажались. Подайте 3 вольта на красивое маленькое устройство 3216 на 6 В, и будет доступна только половина емкости. В документе TI указана часть 100 мкФ, но в этом пакете вам придется использовать 200 мкФ. В качестве альтернативы можно использовать устройство с более высоким напряжением (больше и дороже) или использовать более крупный корпус, как показано на графике.
Конденсаторыимеют допуски, и хотя X7R обычно составляют хорошие +/- 20%, это все равно нужно вычислить в:
Рассмотрим конденсатор еще большего размера, чтобы иметь дело с допуском.
На следующем графике показан требуемый конденсатор при 20 ° C для импульсов 10, 20 и 30 мс при различных нагрузках, без учета всех сложных эффектов, отмеченных выше. Вам также придется учесть все эти параметры, которые, как мы видели, могут более чем вдвое превышать требуемый мкФ. Номера утечек основаны на этом компоненте AVX.Хотя в документе TI используется конденсатор для повышения мощности на 1 мс, для Bluetooth и других протоколов более вероятны десятки мс.
Итак, мы посчитали и определили, какой емкости покупать. Давайте проигнорируем все неприятности и предположим, что компонент на 100 мкФ отвечает всем требованиям и что мы используем компонент AVX с низкой утечкой. Они стоят 14,50 долларов за штуку! Ни у Digi-Key, ни у Mouser их нет на складе, и срок поставки составляет 25 недель. Сегодня у Digi-Key есть версия на 50 В, но это обойдется вам в 36 долларов.54.
Полный Raspberry Pi с процессором ARM 700 МГц и половиной гигабайта оперативной памяти стоит меньше, чем этот конденсатор.
Может быть, это государственный проект, где затраты не имеют значения. Используя приведенный выше график, мы выбираем часть 400 мкФ для нагрузки 10 мА 20 мс (помните, что это происходит до того, как все снижение номинальных характеристик должно быть выполнено). Утечка съест примерно половину емкости аккумулятора. И конденсатора не существует; самая большая такая деталь на рынке — 220 мкФ. Вы не можете купить кучу более мелких деталей и расположить их параллельно, так как утечка будет увеличиваться.
А как насчет суперконденсатора? Это удивительные устройства с емкостью в фарад. Увы, суперкапс с наименьшей утечкой, который я могу найти, принадлежит Cap-xx, и они указывают 2 мкА при 23 ° C и удвоение при 70 ° C. Это непрактично, так как даже при комнатной температуре он съест примерно все 2,5 мкА текущего бюджета.
Чтобы добавить еще одну морщину, не забывайте, что каждый производитель MCU требует одного или нескольких развязывающих конденсаторов, даже при работе от батареи. Обычно они хотят примерно 10 мкФ.Обязательно используйте деталь с малой утечкой и учитывайте это при расчетах емкости аккумулятора.
Подводя итог, в описанном мной случае использования (десять лет жизни системы от плоского элемента), как правило, нецелесообразно получать импульсное усиление Vdd от конденсатора через батарею. Однако есть и другие способы продлить срок службы батареи, о которых я расскажу в ближайшие недели.
Продолжить чтение
Типы испарителей — ООО «Вобис»
Типы испарителей
Этот бюллетень предназначен для ознакомления с основными типами испарителей, которые сегодня используются в различных отраслях промышленности.Каждая конструкция испарителя будет иметь средства передачи тепловой энергии через поверхность теплопередачи, а также средства для эффективного отделения паров от остаточной жидкости или твердого вещества. Различия в том, как достигается это разделение, отличает один тип испарителя от другого.
Испарители с естественной циркуляцией (тип Calendria)
Как видно из названия, эти испарители зависят от естественных физических сил вместо насосов в своей работе. Должен соблюдаться баланс между двухфазным трением и потерями на ускорение в контуре потока, а также статическим напором, создаваемым жидкостью в основном корпусе испарителя.Поверхность нагрева может быть горизонтальной или вертикальной и может быть полностью или частично погруженной в воду или находиться вне корпуса испарителя. Системы с естественной циркуляцией предлагают умеренный диапазон работы (2: 1 уменьшение) и не рекомендуются для служб, где ожидаются большие колебания нагрузки.
Однопроходная служба пропускает исходный раствор через трубы только один раз, а двухфазная смесь выпускается в основной корпус испарителя, где пар и щелок разделяются.Поскольку все испарение происходит за один проход, эти устройства особенно полезны при работе с термочувствительными материалами из-за их короткого времени пребывания.
Рециркуляционные блоки поддерживают пул жидкости внутри испарителя. Подающий раствор смешивается с жидкостью в бассейне и проходит по поверхности теплопередачи. Двухфазная смесь, возвращающаяся в испаритель, разделяется на пар и жидкость. Эта жидкость смешивается с жидкостью в бассейне. Продукт удаляется из этого пула, чтобы весь раствор в нем был в максимальной концентрации.
Поскольку жидкость в испарителе рециркулирует и, таким образом, многократно контактирует с теплопередающей поверхностью, испарители с естественной циркуляцией не подходят для термочувствительных материалов. Более того, поскольку щелок, поступающий на поверхность теплопередачи, имеет более высокую концентрацию, чем сырье, его плотность, вязкость и температура кипения являются высокими. Соответственно, коэффициенты теплопередачи имеют тенденцию быть низкими. Преимущества заключаются в том, что эти испарители могут работать в широком диапазоне концентраций и нагрузок и хорошо подходят для однократного испарения.
Несколько типов испарителей с естественной циркуляцией:
Короткотрубные вертикальные испарители — Их часто называют каландриями или стандартными испарителями, последние из-за более ранней популярности среди пользователей. Агрегаты состоят из коротких трубок, длиной 4-6 футов и диаметром 2-4 дюйма, установленных между двумя горизонтальными трубными решетками, охватывающими диаметр корпуса испарителя. Пучок труб содержит большой круглый сливной стакан, который возвращает концентрированный щелок над верхней трубной решеткой в нижнюю часть нижней трубной решетки для вывода продукта.Движущей силой потока жидкости через трубки является разница в плотности между жидкостью в сливном стакане и двухфазной смесью в трубках.
Преимущества: эти испарители могут использоваться с жидкостями для удаления накипи, так как испарение происходит внутри трубок, доступных для очистки. Достаточно высокие коэффициенты теплопередачи достигаются с жидкими растворами (то есть с водой или разбавленными растворами 1-5 сП). Установки относительно недорогие при условии, что они изготовлены из углеродистой стали или чугуна.
Недостатки: требуется большая площадь, поскольку агрегаты приземистые. Коэффициенты теплопередачи чувствительны к разнице температур и вязкости жидкости, и из-за большого количества жидкости эти испарители не могут использоваться с термочувствительными материалами. Диапазон изменения и гибкость низкие — диапазон изменения <2: 1.
Кроме того, такие испарители не подходят для кристаллических продуктов, если только пропеллер не используется для принудительной циркуляции.
Промышленное применение: эти короткотрубные вертикальные испарители подходят для некоррозионных (например,г., тростниковый сахар), прозрачные и некристаллизующиеся жидкости.
Испарители корзиночного типа — Они аналогичны установкам каландрийного типа, за исключением того, что пучок труб является съемным, и слив жидкости происходит между пучком и кожухом, а не в центральном сливном стакане.
Преимущества: Нагревательная поверхность съемная, что позволяет легко чистить и обслуживать. Кроме того, из-за конструкции дифференциальное тепловое расширение не является проблемой.
Недостатки: Они такие же, как у короткотрубных испарителей.
Промышленное применение: то же, что и для короткотрубных испарителей. Типы корзин также можно использовать, когда ликер может образовывать накипь.
Вертикальные испарители с длинными трубками — Три типа вертикальных испарителей с длинными трубами являются наиболее популярными испарителями, используемыми сегодня. В этих установках происходит больше испарения, чем во всех других типах вместе взятых. Хотя они являются испарителями с естественной циркуляцией, они также по отдельности подразделяются на типы с восходящей пленкой, с падающей пленкой и с восходящей / падающей пленкой.
В основном эти агрегаты состоят из однопроходного вертикального кожухотрубного теплообменника, выходящего в относительно небольшую паровую головку. Установки могут быть прямоточными или рециркуляционными, в зависимости от области применения; поверхность нагрева может быть внутренней или внешней по отношению к основному корпусу испарителя.
Преимущества: Это наиболее экономичная конструкция, так как в данном корпусе можно уместить большую поверхность теплопередачи; эти испарители занимают небольшую площадь. Коэффициенты теплопередачи высоки, и агрегаты идеально подходят для значительных условий испарения.Они универсальны и используются в различных отраслях промышленности. они особенно подходят для вспенивания или вспенивания щелоков, так как пена разрушается из-за ударов смеси жидкости и пара о отражающую перегородку.
Недостатки: эти вертикальные блоки требуют большой высоты над головой. Как правило, они непригодны для очистки от накипи или соления щелоков и чувствительны к изменениям рабочих условий.
Промышленное применение: прямоточный тип применяется на целлюлозно-бумажных заводах для концентрирования черного щелока.Другие варианты этого испарителя обсуждаются позже.
Испарители с принудительной циркуляцией
Эти системы выпаривания изготавливаются в различных конфигурациях для служб, в которых сырье и / или щелок продукта склонны к образованию солей или накипи, а вязкость растворов настолько высока, что естественная циркуляция неосуществимо. Тепловые и реологические характеристики технологического раствора настолько плохи, что необходимо использовать принудительную циркуляцию.
Принудительная циркуляция достигается различными способами, например, размещением насосов вне испарителя.Принудительная циркуляция приводит к высокой скорости трубы (6-18 футов / с) и, следовательно, более высоким коэффициентам теплопередачи и меньшим поверхностям нагрева. Положительная циркуляция делает это устройство относительно нечувствительным к изменениям физических свойств или жира, что делает его пригодным для кристаллизации растворов или суспензий.
Испарители с принудительной циркуляцией находят самое разнообразное применение. Поверхность нагрева может находиться внутри или снаружи испарителя; это также верно для устройства, создающего принудительную циркуляцию.Трубки могут быть горизонтальными или вертикальными. Кипение может происходить или подавляться благодаря гидростатическому напору, поддерживаемому над верхней трубной решеткой. В последнем случае щелок перегревается и превращается в парожидкостную смесь. Тип используемой паровой головки, от простого центробежного сепаратора до кристаллизационной камеры, выбирается на основе характеристик продукта.
Преимущества: Испарители с принудительной циркуляцией являются наиболее универсальными из всех испарителей. Это связано с тем, что они не зависят от естественного термосифонного эффекта, ограничивающего коэффициент теплопередачи.Для проблемных жидкостей могут быть достигнуты высокие коэффициенты теплопередачи, и, следовательно, требуемая площадь поверхности сохраняется до минимума. Экономические показатели особенно благоприятны для применений, где требуются более дорогие сплавы, такие как нержавеющая сталь, сплавы с высоким содержанием никеля и т. Д. Кроме того, поскольку материал перекачивается вокруг установки, загрязнение можно хорошо контролировать. Работа не ограничивается соотношением жидкость / пар, и диапазон изменения может составлять всего 5% от производительности.
Испарители с принудительной циркуляцией обеспечивают высочайшую эксплуатационную гибкость, поскольку теплопередача, разделение пара и жидкости и кристаллизация могут происходить в отдельных компонентах путем размещения насосов вне испарителя или использования гребных винтов, как в винтовых установках каландрии.Принудительная циркуляция приводит к высоким боковым скоростям (6-18 футов / с) и, следовательно, более высоким коэффициентам теплопередачи и меньшим поверхностям нагрева. Положительная циркуляция делает это устройство относительно нечувствительным к изменениям физических свойств или нагрузок, что делает его пригодным для кристаллизации растворов или суспензий.
Эти устройства идеально подходят для кристаллизации и концентрирования термически разлагаемых материалов и вязких растворов.
Недостатки: Эти испарители обычно менее экономичны, чем другие типы, из-за затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание насосов.Коррозия-эрозия может возникнуть из-за высокой скорости циркуляции. Кроме того, закупорка трубок, через которые поступает щелок, может быть проблемой при засолке, когда солевые отложения отслаиваются и накапливаются на дне.
Промышленное применение: Эти системы используются для производства поваренной соли, каустической соды и других кристаллических продуктов.
Обратите внимание: ООО «Вобис» производит системы испарителей с принудительной циркуляцией, которые можно увидеть на сайте нашей пилотной системы или на сайте производственной системы.
Испарители с восходящей пленкой
Испаритель с восходящей пленкой является оригинальной версией длиннотрубного вертикального испарителя. Пар конденсируется на внешних поверхностях вертикальных трубок. Жидкость внутри трубок доводится до кипения, при этом образующийся пар занимает сердцевину трубки. По мере того, как жидкость движется вверх по трубке, образуется больше пара, что приводит к более высокой скорости центрального ядра, которая заставляет оставшуюся жидкость двигаться к стенке трубки. Это приводит к более тонкой и быстро движущейся пленке жидкости.По мере того, как пленка движется быстрее, коэффициенты теплопередачи увеличиваются, а время пребывания уменьшается.
Так как пар и жидкость текут в одном и том же направлении, истончение жидкой пленки не так заметно, как в испарителе с падающей пленкой, и вероятность высыхания трубки меньше. Это делает испаритель с восходящей пленкой особенно подходящим для служб с умеренной склонностью к образованию накипи.
Преимущества: Поскольку сырье поступает снизу, подаваемый раствор равномерно распределяется по всем трубкам.Другие преимущества — преимущества длиннотрубного вертикального агрегата, описанного ранее.
Недостатки: Теплоотдачу сложно предсказать; перепад давления выше, чем у типов с падающей пленкой. Производительность чрезвычайно чувствительна к движущей силе температуры. Теплоотдача снижается при низких перепадах температур (менее 25 ° F) или при низких температурах (около 250 ° F).
Гидростатический напор может вызвать проблемы с термочувствительными продуктами. Есть тенденция к масштабированию.Кроме того, агрегаты чувствительны к изменениям нагрузок и условий подачи, а диапазон изменения ограничен 2: 1.
Промышленное применение: Основное применение выпарных аппаратов с восходящей пленкой включает концентрирование черного щелока на целлюлозно-бумажных фабриках и концентрирование нитратов, щелоков в центробежных ваннах, растворов для электролитического лужения и т. Д.
Обратите внимание: Vobis, ООО производит системы выпаривания с восходящей пленкой.
Испарители с падающей пленкой
Испарители с падающей пленкой возникли как средство решения проблем, связанных с типами восходящей пленки.В частности, гидростатический напор, необходимый для работы установок с восходящей пленкой, приводит к проблемам с некоторыми термочувствительными продуктами.
В испарителях с падающей пленкой питательный раствор вводится через верхнюю трубную решетку и стекает по стенке трубки в виде тонкой пленки. Поскольку пленка движется в направлении силы тяжести, а не против нее, получается более тонкая и более быстро движущаяся пленка, что дает более высокие коэффициенты теплопередачи и меньшее время контакта. Статический напор, влияющий на движущую силу температуры, отсутствует.Это позволяет использовать более низкую разницу температур для устройств, работающих в пленочном режиме, и, следовательно, обеспечивает превосходные характеристики при работе с термочувствительными материалами.
Поток пара и жидкости может быть либо прямоточным, и в этом случае разделение пара и жидкости происходит снизу, либо противотоком (жидкость отводится снизу, а пар сверху). Для прямоточного потока сдвиговые силы пара истончают жидкую пленку и приводят к более высоким коэффициентам теплопередачи. Более того, поскольку пар находится в контакте с самой горячей жидкостью в точке отвода, отгонка более эффективна.
При противоточном потоке силы сдвига увеличивают толщину пленки жидкости и уменьшают коэффициент теплопередачи. Если скорость потока пара достаточно высока, это может привести к затоплению трубок, когда жидкость будет уноситься вверх за точку впрыска, что приведет к снижению производительности и нестабильной работе. Противоточный режим используется, когда необходимо испарить жидкость при низкой температуре в условиях вакуума или когда инертный газ (например, азот или воздух) вводится в трубки в нижней части устройства для снижения парциального давления пара. и, следовательно, точка кипения жидкости.
Еще одно явление, обычное для испарителей с падающей пленкой, — это образование сухого пятна, которое снижает тепловые характеристики. Сухие пятна могут быть вызваны расходом жидкости, недостаточным для поддержания непрерывной пленки жидкости, или тем, что испаритель находится не совсем вертикально.
Основной проблемой испарителей с падающей пленкой является неравномерное распределение подаваемого раствора в виде пленки внутри труб. Невозможно переоценить важность равномерного распределения корма. Для поддержания непрерывной жидкой пленки подаваемый раствор должен быть равномерно распределен по периферии каждой трубки, и поток в каждую трубку должен быть однородным.Для распределения корма было разработано множество устройств, таких как перфорированные пластины, крестообразные распределители с радиальными рычагами, распылительные форсунки и водосливные распределители. При выборе дистрибьютора информации о достоинствах и недостатках различных типов мало.
Преимущества: Испарители с падающей пленкой обладают всеми преимуществами агрегатов с восходящей пленкой, плюс более высокие коэффициенты теплопередачи, удовлетворительная работа при низких температурах движущих сил (10-1 25 ° F) и концентрация термочувствительных и вязких химикатов продукты.
Недостатки: Они такие же, как и для типов восходящей пленки, за исключением того, что, кроме того, серьезной проблемой является распределение корма. Однако движущая сила температуры не является ограничивающей, и возможен более широкий диапазон применений.
Промышленное применение: В производстве удобрений эти испарители используются для концентрирования мочевины, аммиачной селитры фосфорной кислоты и т. Д. Испарители с падающей пленкой также используются для обработки пищевых продуктов и молочных продуктов, а также для опреснения морской воды.
Обратите внимание: ООО «Вобис» производит системы испарения с падающей пленкой.
Испарители с восходящей / нисходящей пленкой
Эти испарители сочетают в себе преимущество легкости распределения питания восходящей пленки с обычными преимуществами устройства с падающей пленкой. Разделение пара и жидкости происходит в нижней части установки; поток жидкости и пара всегда параллелен.
Обратите внимание: ООО « Вобис» производит эти системы как в опытных, так и в производственных масштабах.
Тонкопленочные испарители с мешалкой
Это трубы большого диаметра с рубашкой, в которых продукт интенсивно протирается с помощью одной из нескольких различных конфигураций лезвий (ролики, скребки, лезвия с фиксированным зазором или наклонные лезвия для приложений с высокой вязкостью) обновляется на внутренней стороне стенки испарителя в условиях нагрева и вакуума. Таким образом, обрабатываемый материал непрерывно распределяется в виде тонкой пленки на стенке трубы с помощью механических салфеток.Это позволяет обрабатывать чрезвычайно вязкие и термочувствительные материалы, а также успешно обрабатывать кристаллизующиеся и обрастающие продукты.
Агрегаты могут быть горизонтальными, вертикальными или наклонными. Длина теплопередающей трубы составляет от 3 до 48 дюймов, а длина — от 2 до 75 футов. Нагревательной средой может быть пар, подходящее горячее масло, расплавленная соль или вода с подогревом на стороне рубашки. Геометрия устройства ограничивает доступную площадь поверхности теплопередачи примерно до 100 м2 на эффект, а технологические и экономические соображения ограничивают работу одним эффектом.Однако из-за короткого времени контакта можно эффективно использовать движущие силы при очень высоких температурах без ухудшения качества продукта.
Агрегаты также могут быть спроектированы с внутренним конденсатором внутри испарительной трубы, когда требуется чрезвычайно высокий вакуум для дальнейшего ограничения воздействия термочувствительного продукта. Такое размещение конденсатора очень близко к нагретой стенке позволяет молекулам пара перемещаться по траекториям с очень небольшим количеством столкновений с другими молекулами, что является основой для создания глубокого вакуума, который может быть достигнут.Эти испарители с протертой пленкой обычно называют молекулярными перегонными аппаратами или испарителями с коротким ходом.
Преимущества: Эти устройства могут обрабатывать чрезвычайно вязкие (до нескольких миллионов сП), термочувствительные или кристаллизующиеся жидкости, а также суспензии. В некоторых случаях тонкопленочные испарители с перемешиванием фактически являются единственными испарителями, которые могут работать. Непрерывное протирание подаваемого материала вдоль стенки трубы позволяет обрабатывать сильно образующиеся или загрязняющие жидкости. Применения включают услуги, в которых жидкие нагрузки настолько малы, что вызывают образование сухих пятен в установках с падающей пленкой.
Недостатки: Тонкопленочные испарители с мешалкой — самые дорогие из всех испарителей. Кроме того, из-за движущихся частей затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание могут быть выше, чем у некоторых других типов. Площадь поверхности теплопередачи ограничена, что может потребовать использования высокотемпературного теплоносителя для достижения большей производительности. Коэффициенты теплопередачи обычно низкие из-за внутренних характеристик обрабатываемых материалов и более толстых стенок труб (1A-Vz дюйм.) необходимые для соответствия конструктивным и механическим требованиям.
Промышленное применение: тонкопленочные испарители с мешалкой (испарители с коротким протоком или молекулярные кубы для высокого вакуума) используются для концентрирования, фракционирования, дезодорирования и удаления запаха в широком спектре промышленных приложений, включая переработку пищевых продуктов и мяса, молочных продуктов, фармацевтические препараты, полимеры (например, различные типы латексных смол), а также органические и неорганические химические вещества.
Обратите внимание: ООО «Вобис» производит системы испарителей с протертой пленкой, которые можно увидеть на нашем веб-сайте «Пилотные испарители» или на нашем веб-сайте «Вобис».
Пластинчатые испарители
Работают с пищевыми продуктами.Примеры: концентрирование фруктовых соков, молока, суповых бульонов, экстрактов чая и кофе, кукурузного сиропа, декстрозы и т. Д.
Преимущества: Пластинчатые испарители имеют низкие затраты на установку. Таким образом, они экономичны для более дорогих материалов (например, нержавеющих сталей, сплавов с высоким содержанием никеля, титана и т. Д.). Большие площади теплопередачи могут быть упакованы в меньший объем, а коэффициенты теплопередачи обычно выше, чем у трубчатых испарителей. Емкость можно изменить простым добавлением или удалением пластин.Загрязнение и образование накипи меньше, так как движение жидкости оказывает размывающее действие на поверхность гофрированного листа. Низкий запас по месту.
Эти испарители особенно подходят для молочной, пивоваренной и пищевой промышленности, так как отсутствуют мертвые зоны, в которых может произойти нежелательный рост бактерий, и можно проводить частую и эффективную очистку для соответствия строгим гигиеническим требованиям. Обеспечивается максимальная защита вкуса и качества продукта, поскольку удерживаемый объем жидкости невелик, а воздействие высоких температур — непродолжительное.
Недостатки: Максимальные расчетные условия составляют всего около 150 фунтов на кв. Дюйм и 400 ° F из-за ограничений материалов прокладок, которые обычно представляют собой эластомеры, такие как бутадиен-стирольный каучук и т. Д. Множество прокладок требует времени на техническое обслуживание. Вероятность утечки жидкости выше, чем у трубчатых типов. Однако на пищевых, молочных и пивоваренных предприятиях это может не иметь значения, поскольку разливы обычно не представляют опасности. Зазоры между пластинами ограничивают размер твердых частиц 0,25-3 мм.
Испарители парокомпрессии
Также известные как испарители с механической рекомпрессией пара, термической рекомпрессией или рекомпрессией пара, эти устройства получили широкое распространение в различных областях, включая продукты питания, лекарства, молочные продукты, целлюлозно-бумажную промышленность, а также для опреснения солоноватой или морской воды.Первоначально высокая стоимость энергии стимулировала развитие, а с продолжающимся ростом стоимости энергии, экономия от использования испарителей с рекомпрессией пара становится все более выгодной по сравнению с устройствами с множественным воздействием.
Такие испарители отличаются от трубчатых испарителей в основном формой и формой поверхности нагрева, которая состоит из сборки или сборок гофрированных пластин. Эти испарители доступны в четырех конфигурациях: с восходящей / падающей пленкой, с падающей пленкой, с принудительной циркуляцией с подавлением кипения и с тонкой пленкой с перемешиванием.Для последнего типа утончение пленки достигается за счет сочетания гидродинамики жидкости и геометрии пластины, а не с помощью механического устройства. Поверхность нагрева состоит из пластин одного или разных типов. Гофры на пластинах и зазоры между ними зависят от конкретного применения. Специальные патентованные конструкции, такие как спиральные тарелки, были разработаны для работы со шламами и очень большой испарительной способностью.
В своей наиболее простой и популярной форме эти агрегаты состоят из испарителя одностороннего действия, в котором технологические пары сжимаются до более высокого давления (для повышения температуры насыщения) и используются в качестве теплоносителя с тем же эффектом.В более сложных схемах устройство может состоять из нескольких эффектов, при этом рекомпрессия пара применяется к первому. Конденсат испарителя и пары взаимодействия используются для предварительного нагрева сырья с целью экономии энергии. Как правило, испаритель одностороннего действия с рекомпрессией пара обеспечивает экономию пара 1,7 (1,7 фунта произведенного пара / фунт использованного пара), или приблизительно такую же, как у агрегата двойного действия.
Повторное сжатие пара осуществляется механическими компрессорами или пароструйными эжекторами, в зависимости от объема и качества паров, которые необходимо обрабатывать, и уровня давления, необходимого в паровом резервуаре.По сути, водяной пар имеет высокий удельный объем 26,8 футов / фунт при 14,7 фунт / кв. Таким образом, основная трудность при выборе компрессора — это большой объем обрабатываемого пара. Компрессоры, как правило, довольно большие и дорогие, и выбор ограничен центробежными или осевыми машинами. Это дополнительно устанавливает требования к технологическим парам, которые должны быть: (а) свободными от захваченных твердых частиц, поскольку унос твердых частиц может накапливаться на лопастях ротора, что приводит к неисправности или отказу компрессора; и (b) без примесей, которые могут вызвать коррозию или иным образом отрицательно повлиять на материалы конструкции.
Кроме того, необходимо учитывать ограничения, присущие центробежным или осевым машинам. Степень сжатия должна быть небольшой. Большинство однопозиционных машин большой емкости обрабатывают до 300 000 фактических футов3 / мин паров со степенью сжатия от 1,2 до 1,5.
Более высокое давление нагнетания может быть достигнуто за счет использования многоступенчатых центробежных или осевых машин. Однако многоступенчатые компрессоры в этом диапазоне производительности обычно довольно сложны и дороги, поскольку особое внимание следует уделять конструкции машины, а также герметизации и смазке между ступенями.Требования к техническому обслуживанию более высокие, а общие затраты на установку, а также затраты на эксплуатацию / техническое обслуживание могут сделать установку неэкономичной.
По сравнению с центробежными или осевыми компрессорами, тепловая рекомпрессия с использованием пароструйных эжекторов дает много преимуществ. Эти эжекторы просты по конструкции и не имеют движущихся частей. Это позволяет изготавливать их из любого коррозионно-стойкого материала, а поскольку нет движущихся частей, агрегаты обеспечивают длительный срок службы без необходимости обслуживания.Пароструйные эжекторы могут обрабатывать большие объемы паровой нагрузки при низком рабочем давлении.
Основным недостатком таких эжекторов является то, что они обычно работают с максимальной эффективностью только при одном условии; они плохо работают в нестандартных условиях. Применение ограничено там, где не ожидаются большие колебания нагрузок на установку и / или рабочих переменных (например, температуры, давления и загрязнения). Еще один недостаток — для работы необходим пар; он может быть недоступен.
Промышленное применение: испарители с рекомпрессией пара характеризуются низкими температурами движущих сил на поверхностях теплопередачи из-за низких степеней сжатия, используемых в механических или тепловых компрессорах. Это приводит к увеличению площади теплообмена и, следовательно, к более высоким капитальным затратам. Низкий доступный средний перепад температур (MTD) ограничивает применение испарителей с одним эффектом, в которых пар от того же эффекта используется в качестве теплоносителя после сжатия.Очевидно, что испарители с рекомпрессией пара непригодны там, где имеется высокая температура кипения или тенденция к засорению, в условиях, которые требуют высокого МПД для удовлетворительной работы.
Таким образом, рекомпрессия пара широко используется не только в тех случаях, когда необходима небольшая МПД, но и тогда, когда она предлагает явные преимущества по сравнению с испарителями с множественным воздействием, например, возможность: аналогичные применения на молочных и фармацевтических заводах.
• Кристаллизуются твердые вещества, имеющие обратные кривые растворимости (растворимость уменьшается с повышением температуры), такие как сульфат натрия и карбонат натрия.
• Производство питьевой воды из соленой или соленой воды в удаленных местах, где либо электроэнергия недоступна (должны использоваться компрессоры с приводом от двигателя), либо где соображения, отличные от стоимости, имеют более высокий приоритет (например, нехватка ресурсов пресной воды).
Кроме того, рекомпрессия пара предпочтительна в местах, где электроэнергия дешева (гидроэлектроэнергия), а затраты на пар высоки из-за высоких затрат на топливо.
Преимущества: Эти устройства экономичны для процессов, связанных с термочувствительными материалами. Есть явное экономическое преимущество в приложениях, которые требуют как работы с множеством эффектов, так и использования более дорогих сплавов. Эти испарители можно использовать в удаленных местах, где нет общего пара.