ایک خاص کیمیکل پلانٹ ایک ری ایکٹر چلاتا ہے جس نے آپریٹنگ درجہ حرارت پر تقریباً 15,000 mPa·s کی چپکنے والی پولیمر محلول پر کارروائی کی۔ موجودہ PTFE وسرجن ہیٹر چار ماہ کے بعد ناکام ہو گیا تھا۔ میان نے نچلے گرم حصے کے ساتھ ایک نرم، چھالے والا بینڈ دکھایا، اور موصلیت کی مزاحمت 8 MΩ سے نیچے آ گئی تھی۔ ری ایکٹر روایتی معنوں میں مشتعل نہیں تھا-اس نے ایک سست پیڈل اسٹررر کا استعمال کیا جو چپکنے والے سیال کو آہستہ سے حرکت دیتا تھا لیکن ہیٹر شیتھ میں ہنگامہ خیز بہاؤ پیدا نہیں کرتا تھا۔
چپکنے والے سیال اپنے حرارت کی منتقلی کے رویے میں پانی پر مبنی حماموں سے بنیادی طور پر مختلف ہوتے ہیں۔ ہیٹر میان پر باؤنڈری پرت موٹی اور مستحکم ہے۔ قدرتی نقل و حرکت کمزور ہے۔ ہیٹر سے پیدا ہونے والی گرمی مؤثر طریقے سے نہیں نکل سکتی، اور میان کا درجہ حرارت بلک سیال کے درجہ حرارت سے کہیں زیادہ بڑھ جاتا ہے۔
چپچپا سیالوں میں حرارت کی منتقلی کا مسئلہ
ایک چپچپا سیال میں، محرک حرارت کی منتقلی کا گتانک کم ہوتا ہے۔ پانی سے 100 گنا زیادہ واسکاسیٹی والے سیال کے لیے، گتانک پانی کی قدر کا 10-20% ہو سکتا ہے۔ درجہ حرارت کا فرق کسی دیے گئے حرارت کے بہاؤ کو منتقل کرنے کے لیے درکار ہے اسی مناسبت سے زیادہ ہے۔
چپچپا سیال میں 1.0 W/cm² پر چلنے والے PTFE وسرجن ہیٹر کے لیے، میان-سے-بلک درجہ حرارت کا فرق 40–60 ڈگری ہو سکتا ہے۔ ایک ہی واٹ کثافت پر پانی پر مبنی غسل میں، فرق 12–18 ڈگری ہے۔ زیادہ فرق کا مطلب ہے کہ میان اسی بلک درجہ حرارت کے لیے بہت زیادہ درجہ حرارت پر کام کرتی ہے۔
| سیال واسکعثاٹی | پانی سے متعلق | Convective Coefficient | میان ΔT 1.0 W/cm² پر | محفوظ واٹ کثافت |
|---|---|---|---|---|
| پانی | 1× | 1,000–2,000 W/m²·K | 12-18 ڈگری | 1.5–2.0 W/cm² |
| ہلکا تیل | 10× | 300–600 W/m²·K | 25-35 ڈگری | 1.0–1.3 W/cm² |
| پولیمر حل | 100× | 100–250 W/m²·K | 40-60 ڈگری | 0.6–0.9 W/cm² |
| بھاری پولیمر | 1,000× | 50–120 W/m²·K | 60-90 ڈگری | 0.4–0.6 W/cm² |
گرمی کی منتقلی اور چپچپا سیالوں کے لیے محفوظ واٹ کثافت
Viscous سروس کے لیے ہیٹر میں ترمیم کرنا
چپچپا سیال میں محفوظ طریقے سے کام کرنے کے لیے ہیٹر میں ترمیم کی جانی چاہیے۔ ترمیم تین عوامل پر توجہ دیتی ہے جو میان کے درجہ حرارت کا تعین کرتے ہیں: واٹ کی کثافت، سطح کا رقبہ، اور بہاؤ۔
واٹ کی کثافت کو فلویڈ واسکاسیٹی کے لیے محفوظ حد تک کم کرنا چاہیے۔ پانی کی 100 گنا زیادہ واسکاسیٹی والے پولیمر محلول کے لیے، محفوظ واٹ کی کثافت 0.6–0.9 W/cm² ہے۔ اس کے لیے اسی واٹج کے لیے زیادہ سطحی رقبہ درکار ہے۔
سطح کا ایک بڑا رقبہ ملٹی-پاس یا توسیعی ترتیب کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے۔ ایک ہیٹر جو پانی میں ایک کمپیکٹ بنڈل ہو گا، چپچپا سیال میں ایک لمبا، تقسیم شدہ عنصر بن جاتا ہے۔
میان میں بہاؤ کو بہتر بنانا ضروری ہے۔ ایک سست پیڈل اسٹرر ہیٹر کی سطح پر بہاؤ پیدا نہیں کرتا ہے۔ ایک وقف شدہ معلم یا ایک چھوٹا ری سرکولیشن پمپ میان کے اس پار بہاؤ کو ہدایت دے سکتا ہے، جس سے باؤنڈری پرت کی موٹائی کم ہوتی ہے اور میان کا درجہ حرارت کم ہوتا ہے۔
| ترمیم | میان کے درجہ حرارت پر اثر | عمل درآمد |
|---|---|---|
| واٹ کی کثافت کو 0.7 W/cm² تک کم کریں۔ | 15-25 ڈگری کم | زیادہ سطح کا رقبہ |
| سطح کے رقبے میں 2× اضافہ کریں۔ | 10-15 ڈگری کم | ملٹی-پاس کنفیگریشن |
| میان میں معلم شامل کریں۔ | 15-25 ڈگری کم | چھوٹا پمپ یا کمپریسڈ ہوا |
| ری سرکولیشن لوپ شامل کریں۔ | 20-30 ڈگری کم | پمپ اور پائپنگ |
چپکنے والی خدمت میں ترمیم اور میان کے درجہ حرارت پر ان کا اثر
ری ایکٹر جیومیٹری چیلنج
کیمیکل ری ایکٹر میں اکثر پلاٹنگ ٹینک سے مختلف جیومیٹری ہوتی ہے۔ ری ایکٹر بیلناکار ہو سکتا ہے جس کا اوپر اور نیچے گنبد ہو سکتا ہے، جس میں سنٹرل ایگیٹیٹر شافٹ اور بفلز ہوتے ہیں۔ ہیٹر کے لیے دستیاب جگہ مشتعل کرنے والے اور برتن کی دیوار کے درمیان کنڈلی والے علاقے تک محدود ہے۔
ایک کثیر-پاس ہیٹر جس میں سطح کا ایک بڑا رقبہ ہے وہ کنارہ دار جگہ میں فٹ نہیں ہو سکتا۔ ہیٹر کو برتن کی دیوار کے گھماؤ کی پیروی کرنے یا مشتعل کرنے والے کے ساتھ مداخلت کیے بغیر دستیاب جگہ پر فٹ ہونے کے لیے ڈیزائن کیا جانا چاہیے۔
| ری ایکٹر کی قسم | دستیاب جگہ | تجویز کردہ ہیٹر کنفیگریشن |
|---|---|---|
| بیلناکار، مشتعل | کنڈلی فرق | مڑے ہوئے ملٹی- پاس |
| بیلناکار، کوئی مشتعل نہیں۔ | مکمل حجم | سنٹرل ملٹی-پاس |
| جیکٹ والا برتن | اندرونی کنڈلی کی جگہ | کنڈلی یا بیونیٹ |
| چھوٹا ری ایکٹر | محدود | کومپیکٹ کم-واٹ-کثافت |
ری ایکٹر جیومیٹری اور ہیٹر کی ترتیب
جب معیاری ہیٹر میں ترمیم نہیں کی جا سکتی ہے۔
اگر ری ایکٹر کم واٹ کثافت کے لیے درکار سطح کے رقبے کو ایڈجسٹ نہیں کر سکتا، تو اختیارات یہ ہیں کہ واٹ کو کم کیا جائے، مختصر سروس لائف کو قبول کیا جائے، یا ہیٹنگ کا متبادل طریقہ استعمال کیا جائے۔ ایک بیرونی ہیٹ ایکسچینجر چپکنے والی خدمت کے لیے زیادہ موزوں ہو سکتا ہے کیونکہ یہ کم حجم میں زیادہ سطح کا رقبہ فراہم کر سکتا ہے۔
جب کسٹم کنفیگریشن کی ضرورت ہوتی ہے۔
کم واٹ کی کثافت، بڑے سطح کے رقبے اور بہاؤ میں اضافے کے ساتھ ایک حسب ضرورت پی ٹی ایف ای وسرجن ہیٹر کنفیگریشن کو چپکنے والی ری ایکٹر سروس کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ تصریح کے عمل کے لیے آپریٹنگ درجہ حرارت، ری ایکٹر کے طول و عرض، ایجیٹیٹر کی قسم اور رفتار، مطلوبہ واٹج، اور درجہ حرارت میں یکسانیت کی ضرورت ہوتی ہے۔
