ایک کیمیکل پلانٹ 2,500-لیٹر کا پروسیس ٹینک چلاتا تھا جو 2,200 ملی میٹر لمبا اور 1,200 ملی میٹر قطر کا تھا۔ ایک PTFE وسرجن ہیٹر ٹینک کی دیوار کے ساتھ عمودی طور پر نصب کیا گیا تھا۔ صرف سات ماہ کی سروس کے بعد ہیٹر ناکام ہو گیا، گرم حصے کے اوپری تہائی حصے میں چھالے پڑ گئے۔ ٹینک میں کوئی میکانکی حرکت نہیں تھی - یہ گرمی کو تقسیم کرنے کے لیے قدرتی نقل و حرکت پر انحصار کرتا تھا۔ لمبے ٹینک میں تیار ہونے والے تھرمل اسٹریٹیفکیشن نے سب سے اوپر ایک گرم تہہ اور نیچے ایک ٹھنڈی تہہ بنائی، اور ہیٹر کا اوپری حصہ گرم تہہ میں کام کرتا تھا۔
تھرمل استحکام اس وقت ہوتا ہے جب ایک سیال مختلف درجہ حرارت کی مستحکم تہوں کو تیار کرتا ہے۔ پرتیں مکس نہیں ہوتیں کیونکہ گرم، کم گھنے سیال ٹھنڈے، گھنے سیال کے اوپر رہتا ہے۔ کمزور گردش کے ساتھ ایک لمبے ٹینک میں، استحکام شدید ہوسکتا ہے.
کیوں لمبے ٹینک Stratify
Stratification buoyancy کی طرف سے کارفرما ہے. جب PTFE وسرجن ہیٹر ٹینک کی دیوار کے قریب سیال کو گرم کرتا ہے تو گرم سیال بڑھ جاتا ہے۔ ایک مختصر ٹینک میں، بڑھتا ہوا سیال سطح پر تیزی سے پہنچتا ہے اور بلک کے ساتھ گھل مل کر پھیل جاتا ہے۔ ایک لمبے ٹینک میں، بڑھتا ہوا سیال سب سے اوپر ایک مستحکم پرت بناتا ہے۔ پرت گہری ہوتی جاتی ہے کیونکہ زیادہ گرم سیال جمع ہوتا ہے۔
اوپر اور نیچے کی تہوں کے درمیان درجہ حرارت کا فرق 15-25 ڈگری تک پہنچ سکتا ہے لمبے ٹینک میں بغیر کسی تحریک کے۔ اوپری تہہ زیادہ گرم اور کم گھنی ہے۔ نچلی تہہ ٹھنڈی اور گھنی ہے۔ تہوں کے درمیان انٹرفیس ایک مستحکم حد ہے جو اختلاط کے خلاف مزاحمت کرتی ہے۔
| ٹینک کی اونچائی | اونچائی-سے-قطر کا تناسب | قدرتی کنویکشن مکسنگ | اوپر-سے-نیچے ΔT | استحکام کا خطرہ |
|---|---|---|---|---|
| <1,000 mm | <1:1 | اچھا | 3-6 ڈگری | کم |
| 1,000–1,500 ملی میٹر | 1:1 سے 1.5:1 | اعتدال پسند | 6-12 ڈگری | اعتدال پسند |
| 1,500–2,000 ملی میٹر | 1.5:1 سے 2:1 | غریب | 12-18 ڈگری | اعلی |
| >2,000 ملی میٹر | >2:1 | بہت غریب | 18-25 ڈگری | بہت اعلیٰ |
پروسیس ٹینکوں میں ٹینک کی اونچائی اور استحکام کا خطرہ
کیوں Stratification PTFE ہیٹر کی زندگی کو مختصر کرتا ہے
ہیٹر ایک سطحی ماحول میں کام کرتا ہے۔ ہیٹر کا نچلا حصہ ٹھنڈے، گھنے سیال میں ہوتا ہے۔ اوپری حصہ گرم، کم گھنے سیال میں ہے۔ اوپری سیکشن نچلے حصے سے زیادہ درجہ حرارت پر کام کرتا ہے۔
زیادہ درجہ حرارت ہر انحطاط کے طریقہ کار کو تیز کرتا ہے۔ پارمیشن، آکسیکرن، اور پیمانے کا جمع درجہ حرارت کے ساتھ بڑھتا ہے۔ ہیٹر کا اوپری حصہ نچلے حصے سے زیادہ تیزی سے گرتا ہے۔ چھالے سب سے اوپر مرتکز ہوتے ہیں۔
درجہ بندی گرمی کی منتقلی کے لیے محرک قوت کو بھی کم کرتی ہے۔ ٹینک کے اوپری حصے میں موجود سیال پہلے ہی گرم ہے، اس لیے ہیٹر اور سیال کے درمیان درجہ حرارت کا فرق کم ہے۔ اسی گرمی کو پہنچانے کے لیے ہیٹر کو زیادہ گرم چلنا چاہیے، جو انحطاط کو مزید تیز کرتا ہے۔
کیوں قدرتی کنویکشن اسٹریٹیفکیشن پر قابو نہیں پا سکتا
قدرتی نقل و حرکت گرم سیال اور ٹھنڈے سیال کے درمیان کثافت کے فرق سے چلتی ہے۔ ایک لمبے ٹینک میں، کثافت کا فرق اتنا بڑا نہیں ہے کہ مستحکم تہہ پر قابو پا سکے۔ گرم سیال بڑھتا ہے اور اوپر رہتا ہے۔ یہ نیچے کے ٹھنڈے سیال کے ساتھ نہیں ملاتا ہے۔
درجہ حرارت کا فرق بڑھنے کے ساتھ ہی درجہ بندی زیادہ مستحکم ہو جاتی ہے۔ اوپر اور نیچے کی تہوں کے درمیان 15 ڈگری کا فرق کثافت کا فرق پیدا کرتا ہے جو اختلاط کے خلاف مزاحمت کرتا ہے۔ پرتیں اس وقت تک مستحکم رہتی ہیں جب تک کہ مکینیکل ایجی ٹیشن یا کوئی خلل انہیں توڑ نہ دے۔
لمبے ٹینکوں میں استحکام کو روکنا
سب سے مؤثر روک تھام میکانی تحریک ہے. ایک سرکولیشن پمپ، ایک ایجوکیٹر، یا اسپارج پائپ مستحکم تہوں کو توڑ کر ٹینک کو ملا سکتا ہے۔ ایجی ٹیشن مناسب وقت میں ٹینک کے حجم کو تبدیل کرنے کے لیے کافی ہونا چاہیے۔ زیادہ تر پروسیس ٹینکوں کے لیے فی گھنٹہ 2–4 بار ٹرن اوور کی شرح کافی ہے۔
کم واٹ کثافت والا ہیٹر ہیٹر اور سیال کے درمیان درجہ حرارت کے فرق کو کم کرتا ہے۔ نچلی سطح کا درجہ حرارت بڑھنے والی سطح کو کم کرتا ہے-اور اوپری ہیٹر سیکشن کے انحطاط کو کم کرتا ہے۔
ٹینک میں مختلف بلندیوں پر تقسیم کیے گئے متعدد ہیٹر زیادہ یکساں حرارت فراہم کرتے ہیں اور درجہ حرارت کے میلان کو کم کرتے ہیں۔ نیچے والے ہیٹر ٹھنڈے سیال کو گرم کرتے ہیں، اور اوپر والے ہیٹر گرم سیال کو برقرار رکھتے ہیں۔ نتیجہ زیادہ یکساں درجہ حرارت کا پروفائل ہے۔
| روک تھام کی پیمائش | Stratification پر اثر | عمل درآمد | لاگت |
|---|---|---|---|
| مکینیکل ایجی ٹیشن | تہوں کو توڑ دیتا ہے۔ | پمپ، معلم، یا اسپارج | اعتدال پسند |
| کم واٹ کثافت | جوش کو کم کرتا ہے۔ | ہیٹر ڈیزائن | اعتدال پسند |
| مختلف اونچائیوں پر متعدد ہیٹر | یونیفارم ہیٹنگ | ہیٹر لے آؤٹ | اعلی |
| ٹینک کی موصلیت | گرمی کے نقصان کو کم کرتا ہے۔ | موصلیت | اعتدال پسند |
لمبے پروسیس ٹینکوں میں تھرمل استحکام کے لئے روک تھام کے اقدامات
جب Stratification کسی ڈیزائن کے مسئلے کی نشاندہی کرتا ہے۔
ایک لمبا ٹینک جو مکینیکل ایجی ٹیشن کے باوجود اسٹریٹیفائز ہوتا ہے اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ ایجیٹیشن پورے ٹینک والیوم تک نہیں پہنچ رہی ہے یا ہیٹر کی ترتیب ٹینک جیومیٹری کے مطابق نہیں ہے۔ مختلف اونچائیوں پر ایک سے زیادہ ہیٹر کے ساتھ ایک حسب ضرورت PTFE وسرجن ہیٹر کی ترتیب، کم واٹ کی کثافت، اور ایک بہاؤ-بہتر ترتیب سطح بندی کی بنیادی وجہ کو حل کرتی ہے۔ تفصیلات کے عمل کے لیے ٹینک کے طول و عرض، تحریک کا طریقہ، درجہ حرارت کی یکسانیت کی ضرورت، اور مطلوبہ واٹج کی ضرورت ہوتی ہے۔ لمبے پروسیس ٹینک والی سہولیات کے لیے، یہ ایپلیکیشن-مخصوص نقطہ نظر درجہ بندی کو کم کرتا ہے اور ہیٹر کی سروس کی زندگی کو بڑھاتا ہے۔
