فلو کنفیگریشن کا انتخاب
جبری سرکولیشن لوپ میں ایک PTFE شیل-اور-ٹیوب ہیٹ ایکسچینجر کو کاؤنٹر-بہاؤ (مخالف سمتوں میں سیال اور بھاپ کا بہاؤ) یا متوازی-بہاؤ (دونوں ایک ہی سمت میں بہاؤ) میں ترتیب دیا جا سکتا ہے۔ کنفیگریشن لوگاریتھمک اوسط درجہ حرارت کے فرق، ایکسچینجر کے ساتھ درجہ حرارت کی پروفائل، اور زیادہ سے زیادہ ٹیوب کی دیوار کے درجہ حرارت کو متاثر کرتی ہے۔
زیادہ تر حرارتی ایپلی کیشنز کے لیے، کاؤنٹر-بہاؤ کو ترجیح دی جاتی ہے کیونکہ یہ ایک ہی انلیٹ اور آؤٹ لیٹ درجہ حرارت کے لیے زیادہ LMTD فراہم کرتا ہے۔ عمل کا سیال بھاپ کے داخلی درجہ حرارت کے قریب آنے والے درجہ حرارت پر باہر نکلتا ہے، گرمی کی بحالی کو زیادہ سے زیادہ کرتا ہے۔ تاہم، متوازی-بہاؤ کے فوائد ہوتے ہیں جب ٹیوب کی دیوار کے زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت کو محدود کرنے کی ضرورت ہوتی ہے-سب سے زیادہ گرم عمل سیال ایک ہی سرے پر گرم ترین بھاپ سے رابطہ کرتا ہے، اس لیے دیوار کا درجہ حرارت ٹیوب کی لمبائی کے ساتھ زیادہ یکساں ہوتا ہے۔
پی ٹی ایف ای ایکسچینجرز کے لیے، جہاں دیوار کا زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت رینگنے کی زندگی کے لیے تشویش کا باعث ہے، کاؤنٹر-بہاؤ اور متوازی-بہاؤ کے درمیان انتخاب میں تھرمل کارکردگی اور میکانیکی لمبی عمر کے درمیان تجارت-کا تعلق ہوتا ہے۔
LMTD موازنہ
کاؤنٹر-بہاؤ کے لیے LMTD ہے: LMTD_cf=(ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1/ΔT2)، جہاں ΔT1 ایک سرے پر درجہ حرارت کا فرق ہے (سٹیم انلیٹ - پروسیس آؤٹ لیٹ) اور ΔT2 دوسرے سرے پر فرق ہے (سٹیم آؤٹ لیٹ {{1} پروسیس) میں۔
متوازی- بہاؤ کے لیے: LMTD_pf=(ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1/ΔT2)، جہاں ΔT1 انلیٹ اینڈ پر فرق ہے (سٹیم انلیٹ - پروسیس انلیٹ) اور ΔT2 آؤٹ لیٹ اینڈ پر فرق ہے (سٹیم آؤٹ لیٹ {{10})۔
143 ڈگری پر 3 بارگ سیچوریٹڈ سٹیم کا استعمال کرتے ہوئے 20 ڈگری سے 60 ڈگری تک گرم کیے جانے والے پروسیس فلو کے لیے، کاؤنٹر- بہاؤ کے لیے LMTD تقریباً 101 ڈگری ہے۔ متوازی- بہاؤ کے لیے، یہ تقریباً 96 ڈگری ہے۔ 5% فرق کا مطلب ہے کہ ایک کاؤنٹر-فلو ایکسچینجر کو ایک ہی ڈیوٹی-ایک معمولی لیکن حقیقی فائدہ کے لیے 5% کم سطحی رقبہ درکار ہے۔
| پیرامیٹر | کاؤنٹر-بہاؤ | متوازی-بہاؤ |
|---|---|---|
| داخلی درجہ حرارت پر عمل کریں۔ | 20 ڈگری | 20 ڈگری |
| آؤٹ لیٹ درجہ حرارت پر عمل کریں۔ | 60 ڈگری | 60 ڈگری |
| بھاپ کا درجہ حرارت (مسلسل) | 143 ڈگری | 143 ڈگری |
| LMTD | 101 ڈگری | 96 ڈگری |
| اسی ڈیوٹی کے لیے متعلقہ سطح کا رقبہ | 0.95 (چھوٹا) | 1.00 (بیس لائن) |
| ٹیوب کی دیوار کا زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت | پروسیس آؤٹ لیٹ کے اختتام پر 143 ڈگری | پروسیس انلیٹ اینڈ پر 143 ڈگری |
| دیوار کے درجہ حرارت کی یکسانیت | ٹیوب کے ساتھ مختلف ہوتی ہے۔ | زیادہ یونیفارم |
PTFE کے لیے دیوار کے درجہ حرارت پر غور کرنا
کاؤنٹر-فلو ایکسچینجر میں، ٹیوب کی دیوار پروسیس آؤٹ لیٹ کے آخر میں سب سے زیادہ گرم ہوتی ہے، جہاں 143 ڈگری بھاپ 60 ڈگری پروسیس فلو سے رابطہ کرتی ہے۔ مقامی دیوار کا درجہ حرارت 140 ڈگری تک پہنچ جاتا ہے، جو ٹیوب کے اس حصے میں بہت زیادہ رینگتی ہے۔
ایک متوازی- بہاؤ ایکسچینجر میں، 143 ڈگری بھاپ 20 ڈگری آنے والے عمل کے سیال سے انلیٹ کے آخر میں رابطہ کرتی ہے۔ درجہ حرارت کا بڑا فرق زیادہ گرمی کا بہاؤ چلاتا ہے، لیکن دیوار کا درجہ حرارت دراصل کاؤنٹر- بہاؤ کیس سے کم ہوتا ہے کیونکہ ٹھنڈا عمل سیال ٹیوب کی دیوار کو زیادہ مؤثر طریقے سے ٹھنڈا کرتا ہے۔ دیوار کا درجہ حرارت ٹیوب کی لمبائی کے ساتھ زیادہ یکساں ہوتا ہے-بھاپ اور پروسیس فلوئڈ دونوں ایک ساتھ ٹھنڈے ہوتے ہیں کیونکہ وہ ایکسچینجر سے گزرتے ہیں۔
اپنے درجہ حرارت کی حد کے قریب کام کرنے والی PTFE ٹیوبوں کے لیے، متوازی- بہاؤ دیوار کے زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت میں معمولی کمی فراہم کر سکتا ہے، جس سے کریپ لائف بڑھ جاتی ہے۔ زیادہ تر ایپلی کیشنز کے لیے فائدہ چھوٹا ہے-5-10 ڈگری دیوار کے درجہ حرارت میں کمی-لیکن PTFE درجہ حرارت کی حد (150 ڈگری سے اوپر) کے اوپری سرے پر کام کرنے والے ایکسچینجرز کے لیے، سروس لائف کے لیے کمی اہم ہو سکتی ہے۔
سفارش
زیادہ تر PTFE ہیٹ ایکسچینجر ایپلی کیشنز کے لیے، کاؤنٹر-بہاؤ تجویز کردہ کنفیگریشن ہے۔ 5% سطحی رقبہ کا فائدہ ایکسچینجر کے سائز اور لاگت کو کم کرتا ہے۔ دو ترتیبوں کے درمیان دیوار کے درجہ حرارت کا فرق عام آپریٹنگ درجہ حرارت (150 ڈگری سے نیچے) پر چھوٹا ہے۔
150 ڈگری سے زیادہ بھاپ کے درجہ حرارت والی ایپلی کیشنز کے لیے، جہاں کریپ لائف ڈیزائن کی بنیادی رکاوٹ ہے، متوازی-بہاؤ پر غور کیا جانا چاہیے۔ زیادہ یکساں دیوار کا درجہ حرارت ٹیوب کے گرم ترین حصے میں چوٹی کے کریپ ریٹ کو کم کرتا ہے، جس سے سروس کی مجموعی زندگی بڑھ جاتی ہے۔ مطلوبہ سطح کے رقبے میں معمولی اضافہ ٹیوب کی تبدیلی کے درمیان طویل وقت کی وجہ سے جائز ہے۔
خلاصہ
کاؤنٹر-بہاؤ کی ترتیب 5% زیادہ LMTD فراہم کرتی ہے اور اسی ہیٹنگ ڈیوٹی کے لیے متوازی-بہاؤ سے کم سطحی رقبہ کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ زیادہ تر PTFE ہیٹ ایکسچینجر ایپلی کیشنز کے لیے ترجیحی انتخاب ہے۔ متوازی-بہاؤ زیادہ سے زیادہ ٹیوب کی دیوار کے درجہ حرارت میں ایک چھوٹی سی کمی پیش کرتا ہے جو 150 ڈگری بھاپ کے درجہ حرارت سے اوپر کام کرنے والے ایکسچینجرز کے لیے کریپ لائف کو بڑھا سکتا ہے۔ انتخاب میکانی لمبی عمر کے خلاف تھرمل کارکردگی کو متوازن کرتا ہے۔
PTFE ہیٹ ایکسچینجر فلو کنفیگریشن سلیکشن کے لیے انجینئرنگ سپورٹ پراسیس فلوئڈ ٹمپریچر، اسٹیم پریشر، اور مطلوبہ سروس لائف جمع کرانے پر دستیاب ہے۔
