শেল অ্যান্ড টিউব হিট এক্সচেঞ্জার কি?

একটি শেল এবং টিউব হিট এক্সচেঞ্জার হল শিল্প চাপ পাত্রের একটি শ্রেণী যা দুটি তরলকে মিশ্রিত না করে তাদের মধ্যে তাপীয় শক্তি স্থানান্তর করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। এটি তেল শোধনাগার, বড় রাসায়নিক প্রক্রিয়া এবং বিদ্যুৎ উৎপাদন কেন্দ্রগুলিতে ব্যবহৃত সবচেয়ে সাধারণ ধরণের হিট এক্সচেঞ্জার, কারণ এর শক্তিশালী নকশা এবং চরম চাপ ও তাপমাত্রা পরিচালনা করার ক্ষমতা।

মৌলিক নকশাটি ঠিক যেমন নামটি বোঝায়: একটি বড় বাইরের চাপ পাত্র ( শেল) ছোট পাইপের একটি বান্ডিল ( টিউব) ধারণ করে। একটি তরল টিউবের ভিতরের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, যখন দ্বিতীয় তরলটি শেলের ভিতরে টিউবের বাইরের উপর দিয়ে প্রবাহিত হয়, তাপ পরিবাহী টিউব দেয়ালের মাধ্যমে তাপ স্থানান্তর করে।

একটি শেল এবং টিউব হিট এক্সচেঞ্জার অত্যন্ত কাস্টমাইজযোগ্য, তবে সমস্ত নকশা চারটি গুরুত্বপূর্ণ যান্ত্রিক উপাদানের উপর নির্ভর করে:

• টিউব বান্ডিল: মূল তাপ স্থানান্তর পৃষ্ঠ। টিউবগুলি সাধারণত অত্যন্ত পরিবাহী, ক্ষয়-প্রতিরোধী ধাতু (যেমন টাইটানিয়াম, তামা সংকর ধাতু, বা স্টেইনলেস স্টিল) দিয়ে তৈরি হয়।

• শেল: বাইরের সিলিন্ডার যা দ্বিতীয় তরল ধারণ করে। এটি সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ চাপ সহ্য করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে এবং প্রায়শই পরিবেশের তাপীয় ক্ষতি রোধ করার জন্য অন্তরক করা হয়।

• টিউব শিট: পুরু ধাতব প্লেট যা টিউবগুলি গ্রহণ করার জন্য ছিদ্রযুক্ত। টিউবগুলি এই শিটগুলিতে প্রসারিত বা ঝালাই করা হয় যাতে একটি লিক-প্রুফ সিল তৈরি হয় যা শেল-সাইড তরলকে টিউব-সাইড তরল থেকে আলাদা করে।

• ব্যাফেল: শেলের ভিতরে ইনস্টল করা অভ্যন্তরীণ প্লেট। তারা দুটি গুরুত্বপূর্ণ উদ্দেশ্য পরিবেশন করে: দীর্ঘ টিউবগুলিকে কম্পন প্রতিরোধ করার জন্য সমর্থন করা, এবং শেল-সাইড তরলকে টিউব বান্ডিলের উপর দিয়ে জিগজ্যাগ প্যাটার্নে প্রবাহিত হতে বাধ্য করা, যা টার্বুলেন্স তৈরি করে এবং তাপ স্থানান্তরকে সর্বাধিক করে তোলে।

একটি শেল এবং টিউব হিট এক্সচেঞ্জারের আকার এবং দক্ষতা মৌলিক তাপ স্থানান্তর সমীকরণ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়:

যেহেতু এক্সচেঞ্জারের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হওয়ার সাথে সাথে উভয় তরলের তাপমাত্রা পরিবর্তিত হয়, তাই তাদের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য স্থির থাকে না। প্রকৌশলীরা তাপ স্থানান্তরের জন্য প্রকৃত গড় চালিকা শক্তি গণনা করতে লগ মিন টেম্পারেচার ডিফারেন্স (এলএমটিডি) ব্যবহার করেন।

তরলের তাপমাত্রা কীভাবে হিট এক্সচেঞ্জারের শারীরিক আকার নির্ধারণ করে তা বোঝার জন্য, নীচের সিমুলেটরটি ব্যবহার করুন। আপনার গরম এবং ঠান্ডা স্ট্রিমের ইনলেট এবং আউটলেট তাপমাত্রা, আপনার লক্ষ্য তাপ লোডের সাথে সামঞ্জস্য করুন, এলএমটিডি এবং প্রয়োজনীয় পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল ($A$) গণনা করতে।

যদিও উপরের উইজেটটি একটি একক পাসের অনুমান করে, শিল্প শেল এবং টিউব হিট এক্সচেঞ্জারগুলি খুব কমই এত সহজ। এগুলি তরল এক্সচেঞ্জারের দৈর্ঘ্য দিয়ে কতবার প্রবাহিত হয় তার সংখ্যা দ্বারা শ্রেণীবদ্ধ করা হয়।

• ১-১ এক্সচেঞ্জার (সিঙ্গেল পাস): তরল টিউবের এক প্রান্ত দিয়ে প্রবেশ করে এবং অন্য প্রান্ত দিয়ে বেরিয়ে যায়। শেল তরলও একই কাজ করে।

• ১-২ এক্সচেঞ্জার (টু-পাস টিউব): টিউব তরল প্রবেশ করে, টিউবের অর্ধেক পর্যন্ত ভ্রমণ করে, একটি ইউ-বেন্ড (বা রিটার্ন হেডার) এ আঘাত করে এবং টিউবের অন্য অর্ধেক পর্যন্ত ফিরে ভ্রমণ করে। এটি তরলের গতি দ্বিগুণ করে এবং তাপ স্থানান্তর সহগ ($U$) বৃদ্ধি করে, যদিও এর জন্য বেশি পাম্পিং পাওয়ার প্রয়োজন হয়।

• মাল্টিপাস (যেমন, ২-৪ এক্সচেঞ্জার): একটি ছোট শারীরিক পদচিহ্নের মধ্যে টার্বুলেন্স এবং তাপীয় দক্ষতা সর্বাধিক করার জন্য বিশাল শিল্প কাজের জন্য ব্যবহৃত হয়।

সরঞ্জাম নির্দিষ্ট করার সময়, শেল এবং টিউব ডিজাইনের প্রাথমিক বিকল্প হল প্লেট হিট এক্সচেঞ্জার (পিএইচই)।

টিমা টিউবুলার এক্সচেঞ্জার ম্যানুফ্যাকচারার্স অ্যাসোসিয়েশন এর জন্য দাঁড়িয়েছে। এটি বিশ্বব্যাপী মান যা শেল এবং টিউব হিট এক্সচেঞ্জারগুলির যান্ত্রিক নকশা, সহনশীলতা এবং নামকরণের (যেমন, বিইএম, এইএল, এনইএন প্রকার) নির্দেশ করে।

ফাউলিং হল তাপ স্থানান্তর পৃষ্ঠে ময়লা, স্কেল বা জৈবিক বৃদ্ধির জমা। যেহেতু একটি শেল এবং টিউব এক্সচেঞ্জারের শেল সাইড যান্ত্রিকভাবে পরিষ্কার করা খুব কঠিন, প্রকৌশলীরা সর্বদা "সবচেয়ে নোংরা" বা সবচেয়ে ক্ষয়কারী তরলকে টিউবের ভিতরে দিয়ে প্রবাহিত করেন, যা উচ্চ-চাপের জল ল্যান্স দিয়ে পরিষ্কার করা যেতে পারে।

ব্যাফেলগুলি কঠিন ডিস্ক নয়; তাদের সাধারণত একটি ২০% থেকে ৩০% "কাট" (একটি অর্ধ-চাঁদের মতো) থাকে। এটি শেল-সাইড তরলকে টিউব বান্ডিলের উপর দিয়ে উল্লম্বভাবে উপরে এবং নীচে প্রবাহিত হতে বাধ্য করে, স্থির "মৃত অঞ্চল" হ্রাস করে এবং সর্বোত্তম তাপ স্থানান্তরের জন্য প্রয়োজনীয় টার্বুলেন্ট মিশ্রণকে সর্বাধিক করে তোলে।