پی ٹی ایف ای ہیٹ ایکسچینجر ٹیوب کے اندر بہاؤ کی رفتار فلم ہیٹ ٹرانسفر کوفیشنٹ کو کیسے متاثر کرتی ہے؟

وہ رفتار جو فلم کے قابلیت کا تعین کرتی ہے۔

PTFE ہیٹ ایکسچینجر کو چلانے والی کیمیکل پروسیسنگ کی سہولت 1.5 m/s کی ایک ٹیوب-سائیڈ کی رفتار کے ساتھ 250 W/m²·K کے مجموعی طور پر ہیٹ ٹرانسفر گتانک کی اطلاع دیتی ہے۔ پروسیس-سائیڈ فلم کا گتانک تقریباً 1,200 W/m²·K ہے، ٹیوب کی دیوار کی مزاحمت تقریباً 0.0032 m²·K/W کا حصہ ڈالتی ہے، اور سروس-سائیڈ فلم کا گتانک تقریباً 3,000 W/m²·K ہے۔

مجموعی گتانک تھرمل مزاحمت کے مجموعے کا باہمی ہے۔ عمل-سائیڈ فلم کی مزاحمت 1/1،200=0.00083 m²·K/W ہے۔ ٹیوب کی دیوار کی مزاحمت 0.0032 m²·K/W ہے۔ سروس-سائیڈ فلم کی مزاحمت 1/3،000=0.00033 m²·K/W ہے۔ کل مزاحمت 0.00436 m²·K/W ہے، اور مجموعی قابلیت 229 W/m²·K ہے۔

عمل-سائیڈ فلم کی مزاحمت کل مزاحمت کا تقریباً 19% ہے۔ ٹیوب کی دیوار کی مزاحمت کل کا تقریباً 73 فیصد ہے۔ سروس-سائیڈ فلم کی مزاحمت کل کا تقریباً 8% ہے۔

اگر رفتار کو 1.5 m/s سے کم کر کے 0.75 m/s کر دیا جاتا ہے، تو پروسیس-سائیڈ فلم کا گتانک تقریباً 690 W/m²·K تک گر جاتا ہے، اور فلم کی مزاحمت 0.00145 m²·K/W تک بڑھ جاتی ہے۔ کل مزاحمت 0.0050 m²·K/W تک بڑھ جاتی ہے، اور مجموعی گتانک 200 W/m²·K تک گر جاتا ہے۔ مجموعی قابلیت میں 13% کی کمی واقع ہوتی ہے، حالانکہ رفتار آدھی رہ گئی تھی۔

کیوں اثر توقع سے چھوٹا ہے

مجموعی گتانک پر رفتار کا اثر فلم کے گتانک پر اثر سے چھوٹا ہے کیونکہ فلم کی مزاحمت کل مزاحمت کا صرف ایک حصہ ہے۔ PTFE ہیٹ ایکسچینجر میں، ٹیوب کی دیوار کی مزاحمت کا غلبہ ہے، اور فلم کی مزاحمت ایک ثانوی معاون ہے۔

یہ دھاتی ہیٹ ایکسچینجر سے مختلف ہے، جہاں ٹیوب کی دیوار کی مزاحمت نہ ہونے کے برابر ہے اور فلم کی مزاحمت کا غلبہ ہے۔ میٹل ہیٹ ایکسچینجر میں، رفتار میں 50% کمی مجموعی گتانک کو تقریباً 43% تک کم کر دیتی ہے۔ PTFE ہیٹ ایکسچینجر میں، اسی رفتار میں کمی مجموعی گتانک کو صرف 10-15% تک کم کرتی ہے۔

چھوٹے اثر کا مطلب ہے کہ میٹل ہیٹ ایکسچینجر کے مقابلے PTFE ہیٹ ایکسچینجر میں مجموعی کارکردگی کے لیے رفتار کم اہم ہے۔ تاہم، رفتار اب بھی دیگر وجوہات کی بناء پر اہم ہے، بشمول فاولنگ کنٹرول، بہاؤ کی تقسیم، اور ٹیوب وائبریشن۔

مختلف دیواروں کی موٹائیوں پر رفتار کا اثر

مجموعی گتانک پر رفتار کا اثر ٹیوب کی دیوار کی موٹائی پر منحصر ہے۔ ایک پتلی دیوار میں کم دیوار کی مزاحمت ہوتی ہے، جس کا مطلب ہے کہ فلم کی مزاحمت کل مزاحمت کا ایک بڑا حصہ ہے، اور رفتار کا اثر بڑا ہے۔

0.5 ملی میٹر کی دیوار اور 0.25 W/m·K کی تھرمل چالکتا والی PTFE ٹیوب کے لیے، دیوار کی مزاحمت 0.0020 m²·K/W ہے۔ 1,200 W/m²·K کے ایک پروسیس-سائیڈ فلم کوفیسٹینٹ اور 3,000 W/m²·K کے سروس-سائیڈ فلم گتانک کے ساتھ کل مزاحمت 0.00316 m²·K/W ہے، اور مجموعی گتانک 316 W/m²·K ہے۔ پروسیس-سائیڈ فلم کی مزاحمت کل کا 26% ہے۔

اگر رفتار کو آدھا کر دیا جاتا ہے، تو پروسیس-سائیڈ فلم کا گتانک 690 W/m²·K تک گر جاتا ہے، اور فلم کی مزاحمت 0.00145 m²·K/W تک بڑھ جاتی ہے۔ کل مزاحمت 0.00378 m²·K/W تک بڑھ جاتی ہے، اور مجموعی گتانک 265 W/m²·K تک گر جاتا ہے۔ 0.8 ملی میٹر دیوار کے لیے 13% کے مقابلے مجموعی طور پر گتانک میں 16% کمی واقع ہوتی ہے۔

پتلی دیواروں کے لیے رفتار کا اثر بڑا ہوتا ہے کیونکہ دیوار کی مزاحمت کل مزاحمت کا ایک چھوٹا حصہ ہے۔

مختلف ٹیوب قطروں پر رفتار کا اثر

فلم کے گتانک پر رفتار کا اثر ٹیوب کے قطر پر منحصر ہے۔ ایک چھوٹے قطر کی ٹیوب میں اسی رفتار کے لیے فلمی گتانک زیادہ ہوتا ہے کیونکہ بہاؤ زیادہ ہنگامہ خیز ہوتا ہے اور باؤنڈری پرت پتلی ہوتی ہے۔

6 ملی میٹر ٹیوب کے لیے 1.5 m/s پر، رینالڈز کی تعداد تقریباً 9,000 ہے، جو کہ عبوری بہاؤ کے نظام میں ہے۔ فلم کا گتانک تقریباً 1,000 W/m²·K ہے۔

ایک 12 ملی میٹر ٹیوب کے لیے 1.5 میٹر فی سیکنڈ، رینالڈز کی تعداد تقریباً 18,000 ہے، جو ہنگامہ خیز بہاؤ کے نظام میں ہے۔ فلم کا گتانک تقریباً 1,500 W/m²·K ہے۔

بڑے قطر والی ٹیوب میں اسی رفتار سے زیادہ فلم کا گتانک ہوتا ہے کیونکہ رینالڈز کا نمبر زیادہ ہوتا ہے۔ تاہم، بڑے قطر کی ٹیوب میں فی یونٹ حجم کے لیے سطح کا رقبہ بھی کم ہوتا ہے، جو کہ دیے گئے ہیٹ ایکسچینجر کے حجم کے لیے کل ہیٹ ٹرانسفر ایریا کو کم کرتا ہے۔

مجموعی گتانک پر رفتار کے اثر کی مقدار درست کرنا

مندرجہ ذیل جدول 0.8 ملی میٹر دیوار، 9.5 ملی میٹر ٹیوب قطر، اور 3,000 W/m²·K کے ایک سروس-سائیڈ فلم کوفیسٹینٹ کے ساتھ PTFE ہیٹ ایکسچینجر کے لیے مختلف ٹیوب-سائیڈ کی رفتار پر ہیٹ ٹرانسفر گتانک کا خلاصہ کرتا ہے۔

مجموعی قابلیت کی قدریں 0.8 ملی میٹر PTFE دیوار کو 0.25 W/m·K کی تھرمل چالکتا اور 3,000 W/m²·K کی ایک سروس-سائیڈ فلم گتانک مانتی ہیں۔ پروسیس-سائیڈ فلم کوفیینٹ کا حساب ڈِٹس-بوئلٹر کے ہنگامہ خیز بہاؤ کے ارتباط سے کیا جاتا ہے۔

PTFE ہیٹ ایکسچینجرز کے لیے عملی رفتار کی حد

PTFE ہیٹ ایکسچینجرز کے لیے عملی رفتار کی حد کا تعین گرمی کی منتقلی کے فائدہ اور دباؤ میں کمی کے جرمانے کے درمیان تجارت-سے کیا جاتا ہے۔ زیادہ رفتار فلم کے گتانک کو بڑھاتی ہے بلکہ پریشر ڈراپ کو بھی بڑھاتی ہے، جس سے پمپنگ انرجی بڑھ جاتی ہے۔

زیادہ تر PTFE ہیٹ ایکسچینجر ایپلی کیشنز کے لیے، عملی رفتار کی حد 1.0–2.0 m/s ہے۔ 1.0 m/s سے نیچے، فلم کا گتانک کم ہے اور فاولنگ کی شرح زیادہ ہے۔ 2.0 m/s سے اوپر، دباؤ میں کمی اور پمپنگ توانائی میں تیزی سے اضافہ ہوتا ہے، اور ٹیوب کی کمپن اور کٹاؤ کا خطرہ بڑھ جاتا ہے۔

زیادہ سے زیادہ رفتار کا انحصار مخصوص درخواست پر ہوتا ہے۔ کم فاؤلنگ صلاحیت کے ساتھ کلین سروس کے لیے، 1.0-1.5 m/s کی رفتار کافی ہے۔ فاؤلنگ سروس کے لیے، فاولنگ کی شرح کو کم کرنے کے لیے 1.5–2.0 m/s کی رفتار کی سفارش کی جاتی ہے۔

فاؤلنگ پر رفتار کا اثر

رفتار نہ صرف فلم کے گتانک کو متاثر کرتی ہے بلکہ فولنگ کی شرح کو بھی متاثر کرتی ہے۔ زیادہ رفتار ٹیوب کی دیوار پر قینچ کے تناؤ کو بڑھاتی ہے، جس سے ذخائر کے چپکنے اور فولنگ کی شرح کم ہوتی ہے۔

قینچ کا تناؤ رفتار کے مربع کے متناسب ہے۔ رفتار کو دوگنا کرنے سے قینچ کے دباؤ کو چار گنا بڑھ جاتا ہے۔ زیادہ قینچ کا تناؤ ٹیوب کی دیوار سے ذخائر کو ہٹاتا ہے اور انہیں جمع ہونے سے روکتا ہے۔

فاؤلنگ سروس میں، فاولنگ ریٹ پر رفتار کا اثر فلم کے گتانک پر رفتار کے اثر سے زیادہ اہم ہو سکتا ہے۔ زیادہ رفتار صفائی کی فریکوئنسی اور دیکھ بھال کی لاگت کو کم کر دیتی ہے، چاہے فلم کے گتانک کی بہتری معمولی ہو۔

ٹیوب وائبریشن پر رفتار کا اثر

زیادہ رفتار ٹیوب کی کمپن کے خطرے کو بڑھاتی ہے، خاص طور پر کراس-بہاؤ کی سمت میں۔ کمپن ٹیوب کے سپورٹ اور ٹیوب شیٹ کے جوڑوں میں تھکاوٹ کا سبب بن سکتی ہے۔

کمپن کا خطرہ ٹیوب کی قدرتی فریکوئنسی، سپورٹ سپیسنگ، اور بہاؤ کی رفتار پر منحصر ہے۔ PTFE ٹیوبوں کے لیے، قدرتی فریکوئنسی دھاتی ٹیوبوں کے مقابلے میں کم ہوتی ہے کیونکہ لچک کے کم ماڈیولس کی وجہ سے۔ اسی رفتار سے PTFE ٹیوبوں کے لیے کمپن کا خطرہ زیادہ ہوتا ہے۔

PTFE ٹیوبوں کے لیے عملی رفتار کی حد عام طور پر 2.0–2.5 m/s ہے، جس سے اوپر کمپن کا خطرہ نمایاں ہو جاتا ہے۔ حد سپورٹ سپیسنگ اور ٹیوب قطر پر منحصر ہے۔

ڈیزائن کی خصوصیات جو رفتار کے اثر کو بڑھاتی ہیں۔

کئی ڈیزائن کی خصوصیات فلم کے گتانک پر رفتار کے اثر کو بڑھاتی ہیں۔

چھوٹا ٹیوب قطر۔ایک چھوٹے قطر کی ٹیوب میں اسی رفتار کے لیے فلم کا گتانک زیادہ ہوتا ہے کیونکہ رینالڈز کا نمبر زیادہ ہوتا ہے۔

بہتر ٹیوب کی سطح.پنکھوں یا نالیوں والی ٹیوب کی سطح سطح کے رقبے کو بڑھا کر اور ہنگامہ خیزی کو فروغ دے کر فلم کے گتانک کو بڑھاتی ہے۔

فلو ڈسٹری بیوشن ہیڈر۔فلو ڈسٹری بیوشن ہیڈر پورے ٹیوب بنڈل میں یکساں بہاؤ کو یقینی بناتا ہے، جو لوکلائزڈ کم-ویلوسٹی زون کو روکتا ہے۔

متغیر فریکوئنسی ڈرائیو۔پمپ پر متغیر فریکوئنسی ڈرائیو عمل کی طلب کے مطابق بہاؤ کی شرح کو ایڈجسٹ کرنے کی اجازت دیتی ہے، جو رفتار کو زیادہ سے زیادہ قیمت پر برقرار رکھتی ہے۔

بہترین رفتار کے لیے تفصیلات کے پیرامیٹرز

PTFE ہیٹ ایکسچینجر کی وضاحت کرنے والے آلات کے انجینئرز کو فراہم کنندہ کے ساتھ درج ذیل پیرامیٹرز کی تصدیق کرنی چاہیے۔

ڈیزائن کی رفتار۔ڈیزائن ٹیوب-سائیڈ کی رفتار کی وضاحت کریں۔ زیادہ تر ایپلی کیشنز کے لیے 1.0–2.0 m/s کی رفتار تجویز کی جاتی ہے۔

بہاؤ کی شرحڈیزائن کے بہاؤ کی شرح اور متوقع حد کی وضاحت کریں۔

ٹیوب قطر.بہاؤ کی شرح اور رفتار کی بنیاد پر ٹیوب قطر کی وضاحت کریں۔

پریشر ڈراپ۔زیادہ سے زیادہ قابل اجازت پریشر ڈراپ کی وضاحت کریں۔

خرابی کی صلاحیت۔عمل کے سیال کی خرابی کی صلاحیت کی وضاحت کریں۔ فاولنگ سروس کے لیے زیادہ رفتار کی سفارش کی جاتی ہے۔

کمپن کا خطرہ۔ٹیوب سپورٹ اسپیسنگ اور وائبریشن تجزیہ کی ضروریات کی وضاحت کریں۔

پمپ کنٹرول۔پمپ کنٹرول کا طریقہ بتائیں۔ زیادہ سے زیادہ رفتار کے کنٹرول کے لیے متغیر فریکوئنسی ڈرائیو کی سفارش کی جاتی ہے۔

درجہ حرارت کی نگرانی۔حرارت کی منتقلی کی کارکردگی کو ٹریک کرنے کے لیے درجہ حرارت کے سینسر اور نگرانی کا طریقہ بتائیں۔

حرارت کی منتقلی اور فاؤلنگ کی ضروریات سے مماثل رفتار

PTFE ہیٹ ایکسچینجر ٹیوبوں کے اندر بہاؤ کی رفتار تقریباً 0.8 کے ایکسپوننٹ کے ساتھ پاور لا ریلیشن شپ کے ذریعے فلم ہیٹ ٹرانسفر گتانک کو متاثر کرتی ہے۔ مجموعی گتانک پر اثر چھوٹا ہے کیونکہ PTFE ہیٹ ایکسچینجرز میں ٹیوب کی دیوار کی مزاحمت غالب ہے۔ تاہم، فاولنگ کنٹرول، بہاؤ کی تقسیم، اور ٹیوب وائبریشن کے لیے رفتار اب بھی اہم ہے۔

رفتار کا انتخاب گرمی کی منتقلی کی ضرورت، فولنگ پوٹینشل، اور پریشر ڈراپ کی حد کی بنیاد پر کیا جانا چاہیے۔ زیادہ تر ایپلی کیشنز کے لیے 1.0–2.0 m/s کی رفتار تجویز کی جاتی ہے۔ فاولنگ سروس کے لیے زیادہ رفتار کی سفارش کی جاتی ہے، اور صاف سروس کے لیے کم رفتار قابل قبول ہے۔

PTFE ہیٹ ایکسچینجر کے اختیارات کا جائزہ لینے والی کیمیائی پروسیسنگ سہولیات کے لیے، رفتار کو حصولی کے دستاویزات میں بیان کیا جانا چاہیے اور کمیشننگ کے وقت اس کی تصدیق کی جانی چاہیے۔ مینوفیکچرر کی طرف سے فراہم کردہ ڈیفالٹ کنفیگریشن گرمی کی منتقلی کی کارکردگی کے بجائے کمپیکٹ پن کے لیے بہتر ہو سکتی ہے، اور اس کے نتیجے میں ہونے والی رفتار عمل کی اصل ضروریات سے میل نہیں کھا سکتی ہے۔

کیمیکل پروسیسنگ یا دیگر گرمی کی منتقلی کی خدمت کے لیے PTFE ہیٹ ایکسچینجر کی خصوصیات کا جائزہ لینے والے آلات کے انجینئرز اور پروکیورمنٹ ماہرین ڈیزائن کی رفتار، بہاؤ کی شرح، ٹیوب قطر، پریشر ڈراپ، فولنگ پوٹینشل، اور وائبریشن کے خطرے کا احاطہ کرنے والے ڈیزائن کے جائزے کی درخواست کر سکتے ہیں تاکہ اس بات کی تصدیق کی جا سکے کہ یونٹ اصل عمل کی ضروریات اور سہولت کی لاگت کے ڈھانچے سے مماثل ہے۔