একটি তাপ এক্সচেঞ্জার কি? | কাজের নীতি, প্রকার এবং গণনা

কতাপ এক্সচেঞ্জারদুটি তরল শারীরিকভাবে মিশ্রিত না করে একটি তরল থেকে অন্য তরল থেকে তাপ শক্তি (তাপ) স্থানান্তর করার জন্য ডিজাইন করা একটি বিশেষ প্রকৌশল সরঞ্জাম। তারা প্রায় প্রতিটি শিল্প সেক্টরে তাপ ব্যবস্থাপনার মেরুদণ্ড, ইঞ্জিন তেল ঠান্ডা করা থেকে রাসায়নিক চুল্লি এবং বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে চরম তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করা পর্যন্ত সবকিছু পরিচালনা করে।

সবচেয়ে মৌলিক স্তরে, তাপ এক্সচেঞ্জারগুলি কাজ করেতাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র: তাপ স্বাভাবিকভাবে উচ্চ-তাপমাত্রা অঞ্চল থেকে নিম্ন-তাপমাত্রা অঞ্চলে প্রবাহিত হয়।

একটি সাধারণ তাপ এক্সচেঞ্জারে, একটি গরম তরল এবং একটি ঠান্ডা তরল সংলগ্ন কিন্তু পৃথক পথ দিয়ে প্রবাহিত হয় (প্রায়শই ধাতব টিউব বা প্লেট)। তাদের বিচ্ছিন্ন করা ধাতব প্রাচীর একটি অত্যন্ত পরিবাহী বাধা হিসাবে কাজ করে। গরম তরল থেকে তাপীয় শক্তি ধাতব বাধার মধ্য দিয়ে সঞ্চালিত হয় এবং ঠান্ডা তরল দ্বারা শোষিত হয়, যার ফলে প্রথম প্রবাহটি শীতল হয় এবং দ্বিতীয়টি উত্তপ্ত হয়।

একটি হিট এক্সচেঞ্জারকে সঠিকভাবে আকার দিতে, প্রকৌশলীদের অবশ্যই প্রক্রিয়াটির জন্য প্রয়োজনীয় মোট তাপ স্থানান্তর হার গণনা করতে হবে। এটি সর্বজনীন তাপ স্থানান্তর সমীকরণ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়:

কারণ উভয় তরলের তাপমাত্রা পরিবর্তিত হয় যখন তারা সরঞ্জামের মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করে, তাপমাত্রার পার্থক্য ধ্রুবক নয়। দলগারিদমিক গড় তাপমাত্রা পার্থক্য (LMTD)এক্সচেঞ্জারের সমগ্র দৈর্ঘ্য জুড়ে গড় কার্যকর তাপমাত্রা চালিকা শক্তি গণনা করে:

তরলগুলি একে অপরের সাপেক্ষে যে দিকে ভ্রমণ করে তা নাটকীয়ভাবে LMTD এবং সামগ্রিক দক্ষতাকে প্রভাবিত করে।

• সমান্তরাল-প্রবাহ:উভয় তরল একই প্রান্ত থেকে প্রবেশ করে এবং একই দিকে ভ্রমণ করে। ঠান্ডা তরল কখনই গরম তরলের আউটলেট তাপমাত্রার চেয়ে বেশি তাপমাত্রায় পৌঁছাতে পারে না।

• কাউন্টার-ফ্লো:বিপরীত প্রান্ত থেকে তরল প্রবেশ করে। এটি পুরো ইউনিট জুড়ে আরও সামঞ্জস্যপূর্ণ তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট বজায় রাখে, ঠান্ডা তরলের প্রস্থান তাপমাত্রা গরম তরলের প্রস্থান তাপমাত্রার চেয়ে বেশি হতে দেয়। এটি সবচেয়ে কার্যকর ব্যবস্থা।

কাউন্টার-ফ্লো এবং প্যারালাল-ফ্লো-এর মধ্যে পার্থক্য কল্পনা করতে নীচের টুলটি ব্যবহার করুন। তরল তাপমাত্রা সামঞ্জস্য করে, আপনি দেখতে পারেন কিভাবে প্রবাহ বিন্যাস তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট এবং ফলস্বরূপ LMTD পরিবর্তন করে।

বিভিন্ন শিল্প প্রক্রিয়ায় চাপ, সান্দ্রতা এবং ফাউলিং (আবশেষ তৈরি) এর মতো ভেরিয়েবলগুলি পরিচালনা করার জন্য বিভিন্ন জ্যামিতির প্রয়োজন হয়।

প্রশ্ন: হিট এক্সচেঞ্জারে "ফাউলিং" কী?

উত্তর: ফাউলিং হল তাপ স্থানান্তর পৃষ্ঠে অবাঞ্ছিত উপাদান (স্কেল, শৈবাল, রাসায়নিক জমা) জমে। এটি নিরোধক হিসাবে কাজ করে, তাপ স্থানান্তর সহগ (U) বাদ দেয় এবং সিস্টেমকে আরও কঠোর পরিশ্রম করতে বাধ্য করে। প্রসেস ইঞ্জিনিয়ারদের অবশ্যই নিয়মিত সিআইপি (ক্লিন-ইন-প্লেস) বা যান্ত্রিক টিউব ব্রাশিং এর সময়সূচী নির্ধারণ করতে হবে।

প্রশ্ন: কেন একটি শেল-এব-টিউব এক্সচেঞ্জারের টিউবগুলিতে "পাখনা" থাকে?

A: কৃত্রিমভাবে পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল (A) বাড়ানোর জন্য টিউবের বাইরের অংশে পাখনা যুক্ত করা হয়। একটি তরল এবং একটি গ্যাসের মধ্যে তাপ স্থানান্তর করার সময় এগুলি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, কারণ গ্যাসগুলির স্বাভাবিকভাবেই তরল থেকে অনেক কম তাপ পরিবাহিতা থাকে।

প্রশ্ন: হিট এক্সচেঞ্জার নির্মাণে কোন উপকরণ ব্যবহার করা হয়?

উত্তর: এটি সম্পূর্ণরূপে প্রক্রিয়া তরল উপর নির্ভর করে। সাধারণ জল-শীতল অ্যাপ্লিকেশনগুলি তামা বা কার্বন ইস্পাত ব্যবহার করে। আক্রমনাত্মক রাসায়নিক প্রক্রিয়াকরণ বা উচ্চ-বিশুদ্ধতার ফার্মাসিউটিক্যাল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য 316L স্টেইনলেস স্টীল, টাইটানিয়াম বা হ্যাস্টেলয়ের মতো বিশেষায়িত অ্যালয় প্রয়োজন হয় যাতে ক্ষয় রোধ করা যায় এবং স্যানিটারি মান বজায় থাকে।