एक कंडेनसर क्या है: कार्य सिद्धांत, प्रकार और औद्योगिक अनुप्रयोग

एक कंडेनसर क्या है: कार्य सिद्धांत, प्रकार और औद्योगिक अनुप्रयोग

मूल प्रश्न का उत्तरःकंडेनसर क्या है और यह कैसे काम करता है?एक कंडेनसर एक हीट एक्सचेंजर है जो वाष्प से पर्याप्त थर्मल ऊर्जा निकालता है ताकि इसे संतृप्ति पर या उसके निकट तरल में परिवर्तित किया जा सके। कर्तव्य गुप्त गर्मी भार है, Q = m x लैम्ब्डा,जहां 100°C पर भाप के लिए लैम्बडा 2 है,257 kJ/kg जबकि विशिष्ट कार्बनिक वाष्पों के लिए यह 200-600 kJ/kg है। वही भार सतह के माध्यम से Q = U x A x LMTD द्वारा दिया जाता है,जहां LMTD संक्षेपण वाष्प और शीतलक के बीच औसत लॉगरिस्ट तापमान अंतर है और U समग्र गुणांक हैप्रतिनिधि यू मान जल-कूल्ड शेल और ट्यूब यूनिट में भाप संघनित करने के लिए 800-1,500 W/m2K, कार्बनिक वाष्प के लिए 400-700 W/m2K और हवा-कूल्ड संघनक के लिए 300-500 W/m2K हैं।क्योंकि वाष्प अनिवार्य रूप से स्थिर तापमान पर संघनित होता है, LMTD सुधार कारक आमतौर पर एक एकल-पास संघनक सेवा में 1.0 के करीब होता है, जो U ज्ञात होने पर आकार को असामान्य रूप से सीधा बनाता है।

1कंडेनसर के प्रदर्शन को निर्धारित करने वाले सिद्धांत

पांच सिद्धांत बताते हैं कि एक ही क्षेत्र के दो कंडेनसर का प्रदर्शन बहुत अलग क्यों हो सकता हैः

• फिल्म बनाम ड्रॉपवाइज कंडेनसेशनःलगभग सभी औद्योगिक उपकरणों में, संघनक सतह को गीला करता है और एक निरंतर फिल्म बनाता है, और वाष्प को उस फिल्म के माध्यम से संघनित होना चाहिए। फिल्म प्रमुख थर्मल प्रतिरोध है,और Nusselt विश्लेषण गुणांक गिरता है के रूप में फिल्म एक ट्यूब बंडल के नीचे की ओर मोटाई दिखाता है, यही कारण है कि समान कार्य के लिए ऊर्ध्वाधर संघनक आम तौर पर क्षैतिज संघनकों से नीच होते हैं। ड्रॉपवाइज संघनक, जहां सतह गीली नहीं होती है और बूंदें बनती हैं, बहती हैं और पुनः परमाणु होती हैं,गुणांक पांच से दस गुना अधिक देता है, लेकिन प्रयोगशाला के बाहर इसे बनाए रखने के लिए प्रमोटर या स्थायी हाइड्रोफोबिक कोटिंग्स की आवश्यकता होती है जिनकी सेवा जीवन सीमित होती है।इसलिए डिजाइनर हमेशा फिल्मवार संघनक के लिए आकार और बूंदवार व्यवहार को आधार के बजाय बोनस के रूप में मानते हैं।.
• गैर-कंडेंसेबल गैसें:कुछ भी नहीं एक गैर-संक्षेपित की तुलना में तेजी से एक संघनक को खराब करता है। हवा या अन्य गैस जो भाप के साथ प्रवेश करती है, या जो एक वैक्यूम पक्ष फ्लैंज के माध्यम से लीक होती है, संक्षेपित नहीं हो सकती है,तो यह तरल फिल्म इंटरफेस पर इकट्ठा होता है और वाष्प को मजबूर करता है कि यह ठंडी सतह तक पहुंचने से पहले गैस से भरपूर सीमा परत के माध्यम से फैल जाए. हवा की मात्रा में 1% से प्रभावी यू को 30-50% तक कम किया जा सकता है और 5% इसे 80% तक कम कर सकता है। डिजाइन प्रतिक्रिया एक समर्पित वेंट हैःवेंट बिंदु वाष्प स्थान में सबसे ठंडी स्थिति में स्थित होना चाहिए, धारा के नीचे और इनलेट के नीचे, अपेक्षित गैस भार के लिए आकार, और, वैक्यूम सेवा में,एक ईजेक्टर या वैक्यूम पंप से जुड़ा हुआ है जो केवल प्रक्रिया वाष्प दर के बजाय हवा के रिसाव की दर के लिए आकार में है.
• उपशीतन और कंडेनसेट निकासी:अधिकांश कंडेनसर एक छोटी मात्रा में उप-कूलिंग प्रदान करते हैं, आमतौर पर संतृप्ति से 2-5 डिग्री सेल्सियस नीचे, जो डाउनस्ट्रीम पंपों को गुहाओं से बचाता है और कंडेनसेट लाइन में चमक को कम करता है।लेकिन उपशीतन सतह क्षेत्र को अप्रभावी रूप से उपभोग करता है, क्योंकि यह संक्षेपण क्षेत्र की तुलना में बहुत कम तापमान अंतर के साथ उचित गर्मी हस्तांतरण है, इसलिए अत्यधिक उप-कूलिंग आवश्यकताओं के लिए एक असमान क्षेत्र वृद्धि की आवश्यकता हो सकती है।भौतिक व्यवस्था उतनी ही महत्वपूर्ण है जितनी थर्मल साइजिंग: संघनक को स्वतंत्र रूप से निकालना चाहिए, खोल को झुकाया जाना चाहिए या ट्यूबों को झुकाया जाना चाहिए, और आउटलेट को कभी भी बाढ़ नहीं आना चाहिए, जब तक कि स्तर नियंत्रण के लिए जानबूझकर डुबकी का उपयोग न किया जाए।बाढ़ ट्यूबों एक subcooler के रूप में व्यवहार करते हैं और प्रभावी रूप से सेवा से संघनक क्षेत्र को दूर.
• फ़ॉलिंग और डिज़ाइन मार्जिनःप्रत्येक कंडेनसर का आकार एक गंदगी प्रतिरोध के साथ है जो सफाई के बीच अपेक्षित गिरावट का प्रतिनिधित्व करता है, आमतौर पर पानी की गुणवत्ता के आधार पर 0.0001-0.0005 m2K/W,और यह भत्ता आवश्यक क्षेत्र में 15-35% जोड़ सकता हैठंडा पानी सामान्य अपराधी हैः कठोरता से स्केलिंग, जैविक विकास, कीचड़ जमाव और संक्षारण उत्पादों सभी प्रतिरोध जोड़ते हैं, और एक इकाई जो 1 के स्वच्छ यू के साथ शुरू होती है,200 W/m2K एक वर्ष के भीतर 700 W/m2K तक गिर सकता हैजल उपचार, निस्पंदन, क्षरण को सीमित करते हुए जमाव को सीमित करने के लिए 1-2.5 मीटर/सेकंड की नियंत्रित ट्यूब-साइड गति,और एक अनुसूचित सफाई व्यवस्था यह निर्धारित करती है कि डिजाइन मार्जिन एक वर्ष में या पांच में खपत होती है या नहीं।.
• शीतलक चयन और दृष्टिकोणःशीतल द्रव का तापमान प्राप्त करने योग्य संघनक दबाव निर्धारित करता है, क्योंकि एक संघनक को गर्मी को अस्वीकार करने के लिए एक परिमित तापमान अंतर की आवश्यकता होती है।संघनक तापमान और शीतलक के बाहर निकलने के तापमान के बीच का अंतर, आम तौर पर पानी से ठंडा इकाइयों में 3-10 °C और हवा से ठंडा इकाइयों में 10-25 °C है। प्रत्येक अतिरिक्त डिग्री दृष्टिकोण संघनक दबाव को बढ़ाता है,जो कंप्रेसर और टरबाइन के प्रति-दबाव को बढ़ाता है और ऊर्जा खर्च करता हैयही कारण है कि आर्थिक अनुकूलन केवल सबसे छोटा संघनक नहीं हैःएक तंग दृष्टिकोण के साथ एक बड़ा सतह अधिक पूंजी लागत लेकिन संयंत्र के जीवन के दौरान संचालन दबाव और ऊर्जा की खपत को कम करता हैसूखे बल्ब बनाम गीले बल्ब परिवेश का तापमान हवा से ठंडा और वाष्पीकरण डिजाइनों के लिए निर्णायक इनपुट है, और डिजाइन का मामला आमतौर पर एक परिभाषित अधिशेष के साथ एक गर्मियों का शिखर है।

2औद्योगिक संघनक के प्रमुख प्रकार

चार संरचनाएं औद्योगिक संक्षेपण कार्यों के विशाल बहुमत को कवर करती हैंः

• शेल और ट्यूब कंडेनसर:प्रसंस्करण उद्योगों का कामकाजी घोड़ा, आमतौर पर स्वच्छ भाप सेवा के लिए एक बीईएम हुड, एक-पास शेल, यू-ट्यूब व्यवस्था या यू-ट्यूब बंडल के साथ एक बीईयू के साथ टीईएमए के लिए बनाया जाता है।वाष्प आमतौर पर खोल के पक्ष पर संघनित होता है और ट्यूबों के माध्यम से ठंडा पानी बहता है, क्योंकि यह व्यवस्था बेहतर जल निकासी, पानी की तरफ की सफाई और कम दबाव पर बड़े भाप की मात्रा को बेहतर रूप से समायोजित करती है।क्षैतिज इकाइयों के साथ वाष्प शीर्ष पर प्रवेश और निचले भाग में संघनित छोड़ने मानक हैंडिजाइनरों को भाप के प्रवेश की गति पर ध्यान देना चाहिए, जो वैक्यूम सेवा में 30-60 मीटर/सेकंड तक पहुंच सकती है, और ट्यूब कटाव और कंपन क्षति को रोकने के लिए एक टक्कर प्लेट या एक बड़ा प्रवेश गुंबद प्रदान करना चाहिए।
• हवा से ठंडा कंडेनसर:हवा से ठंडा होने वाला कंडेनसर पंख वाले ट्यूबों और बड़े अक्षीय प्रशंसकों का उपयोग करता है ताकि गर्मी को सीधे वायुमंडल में वापस कर दिया जा सके, जिससे ठंडा करने वाला पानी पूरी तरह से समाप्त हो जाए। यह निर्णायक है जहां पानी दुर्लभ या महंगा है,और यह दूरस्थ संयंत्रों के लिए मानक विकल्प है, कई रिफाइनरी ओवरहेड सेवाओं के लिए और शुष्क क्षेत्रों में बिजली संयंत्रों के भाप संघनक के लिए।परिवेश के तापमान के प्रति संवेदनशीलता और डिब्बों के बीच वायु पुनर्विक्रय के लिए, और प्रशंसक शक्ति जो अस्वीकृत शुल्क का 1-2% तक पहुंच सकती है। क्योंकि दृष्टिकोण व्यापक है, संघनक तापमान अधिक है और डाउनस्ट्रीम संपीड़न या टरबाइन बैक-प्रेशर दंड वास्तविक है,इसलिए वायु शीतलन का मूल्यांकन केवल उपकरण की लागत के बजाय स्वामित्व की कुल लागत पर किया जाना चाहिए.
• प्लेट और सर्पिल प्लेट कंडेनसरःएक गास्केट या वेल्डेड प्लेट कंडेनसर 3,000-6,000 W/m2K का गुणांक प्राप्त करता है क्योंकि लहराती नहरें कम रेनॉल्ड्स संख्याओं पर उथल-पुथल पैदा करती हैं और प्लेट पतली होती है।नतीजतन 1-3°C के निकट दृष्टिकोण और एक छोटी पकड़ मात्रा के साथ एक बहुत कॉम्पैक्ट इकाई है, जो कि रेफ्रिजरेशन, खाद्य, दवा और स्वच्छ रसायन सेवा के लिए उपयुक्त है। सीमाएं दबाव, आम तौर पर 25 बार के लिए गैसकेट और उच्चतर के लिए वेल्डेड या वेल्डेड इकाइयों, तापमान,लगभग 150-180°C पर गास्केट सामग्री द्वारा सेट2-5 मिमी के संकीर्ण नहरों में तेजी से कणों की भरपाई होती है। स्पाइरल प्लेट यूनिट गंदे और गंदगी वाले धाराओं को बेहतर ढंग से संभालती है और कुछ हद तक आत्म-सफाई करती है।और स्लरी और चिपचिपा संघनक कर्तव्यों के लिए प्रयोग किया जाता है.
• बारोमेट्रिक और डायरेक्ट कॉन्टैक्ट कंडेनसर:एक बारोमेट्रिक कंडेनसर वाष्प को सीधे ठंडा करने वाले पानी के साथ मिलाता है, जो अनिवार्य रूप से शून्य और बहुत कम पूंजी लागत का दृष्टिकोण देता है,दूषित कंडेनसेट की एक बड़ी मात्रा का उत्पादन करने की कीमत पर जो इलाज किया जाना चाहिएयह वैक्यूम प्रणालियों में क्लासिक है: कंडेनसर को गर्म कुएं से कम से कम 10.3 मीटर ऊपर लगाया जाता है ताकि वायुमंडलीय दबाव के खिलाफ पानी को एक बैरोमेट्रिक पैर से नीचे निकाला जा सके।पंप के बिना वैक्यूम बनाए रखनास्प्रे, बैफल-ट्रे और जेट डिजाइन मौजूद हैं। प्रत्यक्ष संपर्क का उपयोग तब किया जाता है जब संघनक बेकार हो या आसानी से इलाज किया जाए, जैसे कि वाष्पीकरण वैक्यूम सिस्टम में,ताड़ के तेल के अवशोषक वैक्यूम ट्रेन और बहु प्रभाव वाष्पीकरण, लेकिन जब भी कंडेनसेट को एक स्वच्छ उत्पाद के रूप में पुनः प्राप्त किया जाना चाहिए या जब वाष्प खतरनाक है और पानी के साथ बाहर नहीं निकाला जा सकता है तो यह बाहर रखा जाता है।

औद्योगिक कंडेनसर प्रकार तुलना मैट्रिक्स

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: कंडेनसर और हीट एक्सचेंजर में क्या अंतर है?

A: एक कंडेनसर एक प्रकार का हीट एक्सचेंजर है, इसलिए यह भेद श्रेणी के बजाय कर्तव्य का है। एक हीट एक्सचेंजर दो धाराओं के बीच गर्मी स्थानांतरित करने वाले किसी भी उपकरण के लिए सामान्य शब्द है,जबकि एक कंडेनसर विशेष रूप से गुप्त गर्मी को हटा देता है और वाष्प से तरल में एक चरण परिवर्तन का उत्पादन करता हैयह अंतर डिजाइन को चलाता हैः एक कंडेनसर में गर्म धारा अनिवार्य रूप से स्थिर तापमान पर रहती है क्योंकि यह गुप्त गर्मी जारी करती है, इसलिए एलएमटीडी सुधार आमतौर पर 1 के करीब होता है।0कंडेनसेट फिल्म, शीतल द्रव नहीं, अक्सर नियंत्रण प्रतिरोध है; और कंटेनर को उच्च इनलेट गति पर भाप वितरण प्रदान करना चाहिए,संघनित निकासी और गैर संघनित वेंटिलेशन, जिनमें से कोई भी तरल-तरल एक्सचेंजर में दिखाई नहीं देता है। कुछ इकाइयां दोनों करती हैं, जैसे कि एक संघनक-उप-कूलर जो एक बाढ़ वाले खंड में तरल को संघनित करता है और फिर समझदारी से ठंडा करता है।

प्रश्न: वैक्यूम कंडेनसर का प्रदर्शन अचानक क्यों गिरता है?

उत्तरः सबसे आम कारण हवा में रिसाव है। वायुमंडलीय दबाव के नीचे काम करने वाले एक पोत में, प्रत्येक फ्लैंज गास्केट, वाल्व स्टेम, उपकरण कनेक्शन और दृष्टि कांच एक संभावित रिसाव पथ है,और हवा में खींची जाने वाली हवा संक्षेपण के बजाय जमा हो जाती हैजैसा कि उल्लेख किया गया है, वॉल्यूम के अनुसार 1% हवा प्रभावी यू को 30-50% तक कम कर सकती है। दूसरा कारण एक विफल या कम आकार की वैक्यूम प्रणाली हैः स्टीम एजेक्टर प्रदर्शन खो देते हैं जब मोटर स्टीम दबाव या गुणवत्ता गिर जाती है,और तरल अंगूठी पंप क्षमता खो देते हैं जब सील पानी अपने डिजाइन तापमान से ऊपर गर्म हो जाता है. तीसरा कंडेनसेट बाढ़ है, जहां एक अवरुद्ध या कम आकार का नाली बंडल में तरल वापस करता है और कंडेनसिंग क्षेत्र को बेकार सबकूलिंग क्षेत्र में परिवर्तित करता है। दृष्टिकोण को मापकर निदान करेंःयदि यह फैलता है जबकि शीतलक प्रवाह और इनलेट तापमान अपरिवर्तित हैं, पहले हवा के रिसाव और फिर बाढ़ की तलाश करें।

प्रश्न: एक कंडेनसर को कितना उपशीतन प्रदान करना चाहिए?

उत्तरः अधिकांश प्रक्रिया सेवाओं के लिए,संतृप्ति तापमान से 2-5°C नीचे पर्याप्त है और आमतौर पर अनजाने में कंडेनसेट द्वारा प्राप्त किया जाता है जो बंडल के ठंडे हिस्से के माध्यम से या एक छोटे से बाढ़ वाले खंड से निकलता हैइससे अधिक उपशीतन महंगा है, क्योंकि यह एक छोटे तापमान अंतर पर समझदार कर्तव्य है और असमान रूप से क्षेत्र का उपभोग करता है; प्रत्येक अतिरिक्त डिग्री के लिए 3-8% अधिक सतह की आवश्यकता हो सकती है।हालांकि, अधिक उपशीतन को जानबूझकर निर्दिष्ट किया जाता है जब संघनक अपने उबलने के बिंदु के पास एक केन्द्रापसारक पंप में जाता है, जहां अतिरिक्त उपशीतन गुहापन के खिलाफ सस्ता बीमा है,या जब कंडेनसेट को निचले दबाव में फ्लैश किया जाता है और फ्लैशिंग नुकसान को कम से कम किया जाना चाहिएएक कंडेनसेट पंप को आम तौर पर कम से कम 5 से 10 डिग्री सेल्सियस की उप-कूलिंग प्राप्त करनी चाहिए, या रिसीवर को पर्याप्त एनपीएसएच प्रदान करने के लिए ऊंचा किया जाना चाहिए।

प्रश्न: कंडेनसर के लिए कौन सा रखरखाव सबसे महत्वपूर्ण है?

उत्तर: तीन गतिविधियां प्रमुख हैं: पानी की गुणवत्ता के अनुरूप समय-सीमा पर पानी के किनारे की सफाई, क्योंकि केवल 0.5 मिमी के पैमाने की मलिनता की परत यू को 25-40% तक कम कर सकती है;शैल और ट्यूब इकाइयों के लिए ब्रश या उच्च दबाव वाले पानी के साथ यांत्रिक सफाई नियमित है, जबकि प्लेट इकाइयों जगह में रासायनिक साफ कर रहे हैं।वेंटिलेशन वाल्व या ओरिफिस को बंद करने के लिए जाँच और वैक्यूम सिस्टम को एक ज्ञात वायु रिसाव दर के खिलाफ क्षमता के लिए परीक्षण किया गया. और रिसाव का पता लगाने, क्योंकि एक ट्यूब रिसाव प्रसंस्करण पक्ष में शीतलन पानी या प्रसंस्करण तरल पदार्थ में शीतलन पानी में अनुमति देता है, जिनमें से किसी भी एक प्रदूषण और सुरक्षा घटना है;आवधिक ट्यूब परीक्षण एडी करंट द्वारा, दबाव पकड़ या ट्रैसर विधियों से विफलता से पहले पतलापन की पहचान होती है।संघनक दबाव और संघनक तापमान सभी प्रवृत्त किया जाना चाहिए ताकि एक बढ़ते दृष्टिकोण जल्दी पकड़ा जाता है.