درجہ حرارت کی حد جہاں تابکاری اہمیت رکھتی ہے۔
تابکاری حرارت کی منتقلی مطلق درجہ حرارت کی چوتھی طاقت کے متناسب ہے، اسٹیفن-بولٹزمین قانون کے مطابق: q=εσ(T₁⁴ − T₂⁴)، جہاں q حرارت کا بہاؤ ہے، ε اخراج ہے، σ اسٹیفن ہے- اور T₁man ہے، اور T₁Bolz ہیں۔ دو سطحوں کا مطلق درجہ حرارت۔
کم درجہ حرارت پر، تابکاری حرارت کا بہاؤ کنویکشن ہیٹ فلوکس کے مقابلے میں چھوٹا ہوتا ہے۔ 60 ڈگری (333 K) پر، 0.9 کے اخراج کے ساتھ دو سطحوں کے درمیان تابکاری حرارت کا بہاؤ اور 20 ڈگری درجہ حرارت کا فرق تقریباً 120 W/m² ہے۔ انہی حالات میں کنویکشن حرارت کا بہاؤ تقریباً 2,000 W/m² ہے۔ تابکاری کا حصہ کل کا تقریباً 6% ہے۔
200 ڈگری (473 K) پر، اسی اخراج اور درجہ حرارت کے فرق کے ساتھ تابکاری حرارت کا بہاؤ تقریباً 380 W/m² ہے۔ کنویکشن ہیٹ فلوکس تقریباً 3,500 W/m² ہے۔ تابکاری کا حصہ کل کا تقریباً 10% ہے۔
300 ڈگری (573 K) پر، تابکاری گرمی کا بہاؤ تقریباً 750 W/m² ہے۔ کنویکشن ہیٹ فلوکس تقریباً 4,500 W/m² ہے۔ تابکاری کا حصہ کل کا تقریباً 14% ہے۔
تابکاری کا تعاون 200 ڈگری سے زیادہ اہم ہو جاتا ہے، اور اسے اعلی-درجہ حرارت کی خدمت کے لیے گرمی کی منتقلی کے حساب کتاب میں شامل کیا جانا چاہیے۔
PTFE کی اخراج
تھرمل ریڈی ایشن کی طول موج کی حد کے لیے PTFE کی اخراج تقریباً 0.85–0.92 ہے۔ زیادہ اخراج کا مطلب یہ ہے کہ PTFE سطحیں موثر ریڈی ایٹرز اور تھرمل تابکاری کو جذب کرنے والی ہیں۔
PTFE کا اخراج پالش شدہ دھاتوں سے زیادہ ہے، جس میں 0.05–0.20 کا اخراج ہوتا ہے۔ PTFE کی زیادہ اخراج تابکاری حرارت کی منتقلی میں ایک فائدہ ہے کیونکہ یہ سطح کو مؤثر طریقے سے تابکاری کو جذب کرنے اور خارج کرنے کی اجازت دیتا ہے۔
اخراج سطح کی حالت سے متاثر ہوتا ہے۔ ایک ہموار پی ٹی ایف ای سطح تقریباً 0.85 کی اخراج کی صلاحیت رکھتی ہے، جب کہ کھردری یا آلودہ سطح تقریباً 0.92 کی خارج ہوتی ہے۔ اخراج بھی درجہ حرارت کے ساتھ بڑھتا ہے، 20 ڈگری پر 0.85 سے 200 ڈگری پر 0.92 تک۔
ہیٹ ایکسچینجر کی جیومیٹری
تابکاری حرارت کی منتقلی کا انحصار ہیٹ ایکسچینجر کی جیومیٹری اور سطحوں کے درمیان دیکھنے کے عنصر پر ہوتا ہے۔ منظر عامل تابکاری کا وہ حصہ ہے جو ایک سطح کو چھوڑ کر دوسری سطح سے ٹکراتی ہے۔
شیل-اور-ٹیوب ہیٹ ایکسچینجر میں، ٹیوبیں شیل سے گھری ہوتی ہیں، اور ٹیوبوں اور خول کے درمیان دیکھنے کا عنصر زیادہ ہوتا ہے۔ ٹیوبوں اور شیل کے درمیان تابکاری حرارت کی منتقلی اہم ہے اگر شیل کا درجہ حرارت ٹیوب کے درجہ حرارت سے مختلف ہے۔
پلیٹ ہیٹ ایکسچینجر میں، پلیٹیں متوازی ہوتی ہیں، اور ملحقہ پلیٹوں کے درمیان ویو فیکٹر زیادہ ہوتا ہے۔ پلیٹوں کے درمیان تابکاری حرارت کی منتقلی اہم ہے اگر پلیٹ کا درجہ حرارت مختلف ہو۔
ایک وسرجن کنڈلی میں، کنڈلی عمل کے سیال سے گھرا ہوا ہے، اور کوائل اور ٹینک کی دیوار کے درمیان دیکھنے کا عنصر معتدل ہے۔ اگر ٹینک کی دیوار کا درجہ حرارت کوائل کے درجہ حرارت سے مختلف ہو تو کنڈلی اور ٹینک کی دیوار کے درمیان تابکاری حرارت کی منتقلی اہم ہے۔
اعلی درجہ حرارت کی خدمت میں تابکاری کا تعاون
مندرجہ ذیل جدول PTFE ہیٹ ایکسچینجر میں مختلف درجہ حرارت کی سطحوں اور سطح کے حالات کے لیے کل حرارت کی منتقلی میں تابکاری کے تعاون کا خلاصہ کرتا ہے۔
| عمل کا درجہ حرارت | سطح کا اخراج | درجہ حرارت کا فرق | تابکاری حرارت کا بہاؤ | کنویکشن ہیٹ فلوکس | تابکاری کا تعاون |
|---|---|---|---|---|---|
| 60 ڈگری | 0.85 | 20 ڈگری | 110 W/m² | 2,000 W/m² | 5% |
| 100 ڈگری | 0.87 | 20 ڈگری | 180 W/m² | 2,500 W/m² | 7% |
| 150 ڈگری | 0.89 | 20 ڈگری | 280 W/m² | 3,000 W/m² | 9% |
| 200 ڈگری | 0.91 | 20 ڈگری | 400 W/m² | 3,500 W/m² | 10% |
| 250 ڈگری | 0.92 | 20 ڈگری | 560 W/m² | 4,000 W/m² | 12% |
| 300 ڈگری | 0.92 | 20 ڈگری | 760 W/m² | 4,500 W/m² | 14% |
| 350 ڈگری | 0.92 | 20 ڈگری | 1,000 W/m² | 5,000 W/m² | 17% |
تابکاری حرارت کے بہاؤ کا حساب 0.85–0.92 کی سطح کے اخراج اور 20 ڈگری کے درجہ حرارت کے فرق کے لیے کیا جاتا ہے۔ کنویکشن ہیٹ فلوکس کا حساب 100 W/m²·K کے فلم گتانک اور اسی درجہ حرارت کے فرق کے لیے کیا جاتا ہے۔ تابکاری کا تعاون تابکاری گرمی کے بہاؤ کا کل حرارت کے بہاؤ کا تناسب ہے۔
مجموعی طور پر حرارت کی منتقلی کے قابلیت پر تابکاری کا اثر
تابکاری حرارت کی منتقلی کنویکشن ہیٹ ٹرانسفر میں اضافہ کرتی ہے، اور مشترکہ اثر مجموعی طور پر ہیٹ ٹرانسفر گتانک کو بڑھاتا ہے۔ تابکاری کی شراکت کو ایک مساوی تابکاری فلم کے عدد کے طور پر ظاہر کیا جا سکتا ہے، h_rad=q_rad / ΔT۔
200 ڈگری کے عمل کے درجہ حرارت اور 20 ڈگری کے درجہ حرارت کے فرق کے لیے، ریڈی ایشن ہیٹ فلوکس 400 W/m² ہے، اور مساوی ریڈی ایشن فلم گتانک 20 W/m²·K ہے۔ کنویکشن فلم کا گتانک 100 W/m²·K ہے۔ مشترکہ فلم کا گتانک 120 W/m²·K ہے، جو صرف کنویکشن گتانک سے 20% زیادہ ہے۔
فلم کے گتانک میں اضافہ ایک دیے گئے گرمی کے بوجھ کے لیے مطلوبہ سطح کے رقبے کو کم کرتا ہے۔ 50 کلو واٹ کے ہیٹ بوجھ اور 20 ڈگری کے درجہ حرارت کے فرق کے ساتھ ہیٹ ایکسچینجر کے لیے، کنویکشن کے ساتھ مطلوبہ سطح کا رقبہ صرف 25 m² ہے۔ تابکاری کے ساتھ، مطلوبہ سطح کا رقبہ 21 m² ہے، 16% کی کمی۔
ٹیوب وال کے درجہ حرارت پر تابکاری کا اثر
تابکاری حرارت کی منتقلی ٹیوب کی دیوار کے درجہ حرارت کو بھی متاثر کرتی ہے۔ تابکاری گرمی کے بہاؤ کو ٹیوب کی دیوار اور عمل کے سیال کے ذریعے جذب کیا جاتا ہے، جو ٹیوب کی دیوار اور عمل کے سیال کے درمیان درجہ حرارت کے فرق کو کم کرتا ہے۔
کم درجہ حرارت کا فرق ٹیوب کی دیوار کے درجہ حرارت اور پی ٹی ایف ای کے انحطاط کی شرح کو کم کرتا ہے۔ اعلی-درجہ حرارت کی خدمت میں، دیوار کا نچلا درجہ حرارت ہیٹ ایکسچینجر کی سروس لائف کو بڑھا سکتا ہے۔
کم درجہ حرارت پر اثر چھوٹا ہوتا ہے لیکن 200 ڈگری سے زیادہ اہم ہو جاتا ہے۔ 300 ڈگری پر، تابکاری کا تعاون ٹیوب کی دیوار کے درجہ حرارت کو 5-10 ڈگری تک کم کر سکتا ہے، جو سروس کی زندگی کو 20-30٪ تک بڑھا سکتا ہے۔
ڈیزائن کی خصوصیات جو تابکاری حرارت کی منتقلی کو بڑھاتی ہیں۔
کئی ڈیزائن خصوصیات PTFE ہیٹ ایکسچینجر میں ریڈی ایشن ہیٹ ٹرانسفر کو بڑھاتی ہیں۔
اعلی اخراج کی سطح۔ایک اعلی اخراج کی سطح تابکاری کو مؤثر طریقے سے جذب اور خارج کرتی ہے۔ PTFE میں قدرتی طور پر زیادہ اخراج ہوتا ہے، اور اخراج کو برقرار رکھنے کے لیے سطح کو صاف رکھا جانا چاہیے۔
بڑا منظر عامل۔ایک جیومیٹری جو گرم اور سرد سطحوں کے درمیان ایک بڑا منظر عامل فراہم کرتی ہے تابکاری حرارت کی منتقلی کو بڑھاتی ہے۔ شیل سے گھری ہوئی ٹیوبوں کے ساتھ ایک شیل-اور-ٹیوب کی ترتیب ایک اعلی منظر کا عنصر فراہم کرتی ہے۔
اعلی درجہ حرارت کا فرق۔سطحوں کے درمیان درجہ حرارت کا بڑا فرق تابکاری گرمی کے بہاؤ کو بڑھاتا ہے۔ درجہ حرارت کے فرق کا تعین عمل اور سروس سیال کے درجہ حرارت سے ہوتا ہے۔
ریڈی ایشن شیلڈز۔کچھ ایپلی کیشنز میں، ریڈی ایشن شیلڈز کا استعمال تابکاری گرمی کی منتقلی کو کم کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ ڈھالیں گرم اور ٹھنڈی سطحوں کے درمیان رکھی جاتی ہیں اور دیکھنے کے عنصر کو کم کرتی ہیں۔
سطح کی واقفیت۔سطحوں کی واقفیت تابکاری حرارت کی منتقلی کو متاثر کرتی ہے۔ وہ سطحیں جو ایک دوسرے کا براہ راست سامنا کرتی ہیں ان کی سطحوں سے زیادہ دیکھنے کا عنصر ہوتا ہے جو ایک زاویہ پر ہوتی ہیں۔
مختلف درجہ حرارت پر تابکاری کے تعاون کا موازنہ کرنا
مندرجہ ذیل جدول PTFE ہیٹ ایکسچینجر میں مختلف عمل کے درجہ حرارت کے لیے تابکاری کے تعاون کے ساتھ اور اس کے بغیر گرمی کی منتقلی کے مجموعی گتانک کا خلاصہ کرتا ہے۔
| عمل کا درجہ حرارت | کنویکشن گتانک | تابکاری عدد | مشترکہ عدد | تابکاری سے اضافہ | مطلوبہ سطح کے رقبے میں کمی |
|---|---|---|---|---|---|
| 60 ڈگری | 100 W/m²·K | 5.5 W/m²·K | 105.5 W/m²·K | 5.5% | 5.2% |
| 100 ڈگری | 100 W/m²·K | 9.0 W/m²·K | 109.0 W/m²·K | 9.0% | 8.3% |
| 150 ڈگری | 100 W/m²·K | 14.0 W/m²·K | 114.0 W/m²·K | 14.0% | 12.3% |
| 200 ڈگری | 100 W/m²·K | 20.0 W/m²·K | 120.0 W/m²·K | 20.0% | 16.7% |
| 250 ڈگری | 100 W/m²·K | 28.0 W/m²·K | 128.0 W/m²·K | 28.0% | 21.9% |
| 300 ڈگری | 100 W/m²·K | 38.0 W/m²·K | 138.0 W/m²·K | 38.0% | 27.5% |
کنویکشن گتانک 100 W/m²·K سمجھا جاتا ہے، اور درجہ حرارت کا فرق 20 ڈگری ہے۔ تابکاری کے گتانک کا حساب اسٹیفن-بولٹزمین قانون سے 0.90 کے اخراج کے ساتھ لگایا جاتا ہے۔ مطلوبہ سطح کے رقبے میں کمی صرف کنویکشن-کیس کے مقابلے میں سطح کے رقبے میں فیصد کی کمی ہے۔
ہائی{{0}درجہ حرارت کی خدمت کے لیے تفصیلات کے پیرامیٹرز
اعلی درجہ حرارت کی خدمت کے لیے PTFE ہیٹ ایکسچینجر کی وضاحت کرنے والے آلات کے انجینئرز کو فراہم کنندہ کے ساتھ درج ذیل پیرامیٹرز کی تصدیق کرنی چاہیے۔
عمل کا درجہ حرارت۔عمل کے زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت اور متوقع درجہ حرارت کی پروفائل کی وضاحت کریں۔
سروس سیال درجہ حرارت.سروس سیال کا درجہ حرارت اور دستیاب دباؤ کی وضاحت کریں۔
درجہ حرارت کا فرق۔عمل اور خدمت کے سیالوں کے درمیان درجہ حرارت کا فرق واضح کریں۔
سطح کا اخراج۔PTFE سطح کی اخراج اور سطح کی حالت کی وضاحت کریں۔
گرمی کا بوجھ۔گرمی کا بوجھ اور متوقع حد کی وضاحت کریں۔
سطح کا علاقہ۔تابکاری کے تعاون کے ساتھ اور اس کے بغیر سطح کے رقبے کی وضاحت کریں۔
ٹیوب کی دیوار کا درجہ حرارت۔زیادہ سے زیادہ قابل اجازت ٹیوب دیوار کے درجہ حرارت کی وضاحت کریں۔
تابکاری کا تعاون۔واضح کریں کہ آیا حرارت کی منتقلی کے حساب کتاب میں تابکاری کا حصہ شامل ہے۔
اعلی درجہ حرارت کی خدمت میں تابکاری کا تعاون
تابکاری حرارت کی منتقلی 150 ڈگری سے زیادہ درجہ حرارت پر PTFE ہیٹ ایکسچینجر میں مجموعی طور پر حرارت کی منتقلی میں حصہ ڈالتی ہے۔ حصہ درجہ حرارت کے ساتھ بڑھتا ہے اور 200-300 ڈگری پر کل حرارت کی منتقلی کے 10-14% تک پہنچ جاتا ہے۔ تابکاری کا حصہ مطلوبہ سطح کے علاقے اور ٹیوب کی دیوار کے درجہ حرارت کو کم کرتا ہے، جو ہیٹ ایکسچینجر کی سروس لائف کو بڑھا سکتا ہے۔
تابکاری کی شراکت کو گرمی کی منتقلی کے حساب کتاب میں اعلی-درجہ حرارت کی خدمت کے لیے شامل کیا جانا چاہیے۔ تابکاری کے تعاون کو نظر انداز کرنے کے نتیجے میں ایک بڑے ہیٹ ایکسچینجر کا نتیجہ ہوتا ہے جس کی سرمایہ کاری کی لاگت زیادہ ہوتی ہے اور ضرورت سے زیادہ فوٹ پرنٹ ہوتا ہے۔
PTFE ہیٹ ایکسچینجر کے اختیارات کا جائزہ لینے والی اعلی-درجہ حرارت کی خدمت کی سہولیات کے لیے، تابکاری کی شراکت کو پروکیورمنٹ دستاویزات میں بیان کیا جانا چاہیے اور کمیشننگ کے وقت اس کی تصدیق کی جانی چاہیے۔ مینوفیکچرر کی طرف سے فراہم کردہ پہلے سے طے شدہ ترتیب میں تابکاری کا حصہ شامل نہیں ہوسکتا ہے، اور نتیجے میں ہیٹ ایکسچینجر کا سائز بڑا ہوسکتا ہے۔
اعلی-درجہ حرارت کی خدمت کے لیے PTFE ہیٹ ایکسچینجر کی تفصیلات کا جائزہ لینے والے آلات کے انجینئرز اور پروکیورمنٹ ماہرین اس بات کی تصدیق کرنے کے لیے کہ یونٹ گرمی کی منتقلی کے اصل حالات اور سہولت کی لاگت کے ڈھانچے سے مماثل ہے اس بات کی تصدیق کرنے کے لیے عمل کے درجہ حرارت، سروس کے سیال کا درجہ حرارت، درجہ حرارت کے فرق، سطح کے اخراج، گرمی کا بوجھ، اور سطح کے رقبے پر مشتمل ڈیزائن کے جائزے کی درخواست کر سکتے ہیں۔
