بھاپ کی میز جو حد کی وضاحت کرتی ہے۔
ایک کیمیائی پلانٹ جس کو 150 کلو واٹ حرارت کی ضرورت ہوتی ہے 160 ڈگری کے درجہ حرارت پر 12 بار پر بھاپ تک رسائی حاصل ہوتی ہے، جو 191 ڈگری کا سیر شدہ درجہ حرارت فراہم کرتا ہے۔ اس ڈیوٹی کے لیے مخصوص کردہ دھاتی ہیٹ ایکسچینجر ایک شیل-اور-ٹیوب یونٹ ہے جس میں 6 ملی میٹر سٹینلیس سٹیل ٹیوب وال ہے۔ PTFE متبادل کا اسی ڈیوٹی کے خلاف جائزہ لیا جانا چاہیے۔
12 بار اور 191 ڈگری پر، سیر شدہ بھاپ کا دباؤ دھاتی ہیٹ ایکسچینجرز کی حد کے اندر ہے۔ PTFE کے لیے، پہلی رکاوٹ زیادہ سے زیادہ آپریٹنگ پریشر ہے۔ معیاری PTFE ہیٹ ایکسچینجرز کو اعتدال پسند درجہ حرارت پر 0.5–1.0 MPa (5–10 bar) کا درجہ دیا جاتا ہے، لیکن درجہ حرارت بڑھنے پر دباؤ کی درجہ بندی کم ہو جاتی ہے۔ 190 ڈگری پر، ایک عام PTFE ٹیوب کے لیے قابل اجازت کام کا دباؤ 0.3–0.5 MPa ہو سکتا ہے، جو بھاپ کے مطلوبہ دباؤ سے کم ہے۔
دوسری رکاوٹ درجہ حرارت- منحصر طاقت ہے۔ PTFE اپنے کمرے کا تقریباً 50%-درجہ حرارت 190 ڈگری پر برقرار رکھتا ہے، اور رینگنے کی شرح نمایاں طور پر بڑھ جاتی ہے۔ بلند درجہ حرارت پر دباؤ کو برداشت کرنے کے لیے ٹیوب کی دیوار موٹی ہونی چاہیے، جس سے تھرمل مزاحمت بڑھ جاتی ہے اور حرارت کی منتقلی کے گتانک کو کم کیا جاتا ہے۔
تیسری رکاوٹ اندرونی تناؤ ہے جو اس وقت پیدا ہوتا ہے جب ٹیوب کی دیوار بھاپ سے گرم ہوتی ہے۔ ٹیوب کی بھاپ کی طرف 191 ڈگری پر ہے، اور عمل کی طرف 160 ڈگری پر ہے، جو دیوار کے پار 31 ڈگری کا درجہ حرارت کا فرق پیدا کرتا ہے۔ کم-مواصلاتی مواد میں، درجہ حرارت کا یہ فرق ایک اہم تھرمل تناؤ پیدا کرتا ہے جو دباؤ کے تناؤ میں اضافہ کرتا ہے۔
پریشر کنٹینمنٹ کی حد
دباؤ کی روک تھام سب سے بنیادی حد ہے۔ اندرونی دباؤ کے تحت ایک پتلی دیوار والی ٹیوب میں ہوپ کا دباؤ دباؤ اور ٹیوب کے قطر کے متناسب اور دیوار کی موٹائی کے الٹا متناسب ہوتا ہے۔ 6 ملی میٹر بیرونی قطر اور 1.0 ملی میٹر دیوار والی PTFE ٹیوب کے لیے، 10 بار کے اندرونی دباؤ پر ہوپ کا دباؤ تقریباً 30 MPa ہے۔ 190 ڈگری پر PTFE کی تناؤ کی طاقت تقریباً 10-12 MPa ہے، جس کا مطلب ہے کہ ٹیوب مناسب حفاظتی عنصر کے ساتھ دباؤ پر مشتمل نہیں ہو سکتی۔
دیوار کی موٹائی میں اضافہ ہوپ کے دباؤ کو کم کرتا ہے لیکن تھرمل مزاحمت کو بڑھاتا ہے۔ 2.0 ملی میٹر کی دیوار ہوپ کے دباؤ کو 15 MPa تک کم کر دیتی ہے، جو طاقت کی حد کے اندر ہے، لیکن حرارتی مزاحمت دوگنی ہو جاتی ہے، اور حرارت کی منتقلی کا گتانک کم ہو جاتا ہے۔ ہیٹ ایکسچینجر کو معاوضہ دینے کے لیے بڑا ہونا چاہیے، جس سے سرمائے کی لاگت اور جگہ کی ضرورت بڑھ جاتی ہے۔
متبادل ٹیوب قطر کو کم کرنا ہے۔ 1.0 ملی میٹر دیوار والی 3 ملی میٹر بیرونی قطر والی ٹیوب میں 10 بار پر 15 MPa کا ہوپ اسٹریس ہوتا ہے، جو کہ طاقت کی حد کے اندر ہوتا ہے۔ چھوٹے قطر کی ٹیوب میں فی یونٹ حجم کی سطح کا رقبہ زیادہ ہوتا ہے، جو جزوی طور پر کم حرارت کی منتقلی کے قابلیت کی تلافی کرتا ہے۔
درجہ حرارت-انحصار طاقت کی حد
PTFE کی تناؤ کی طاقت درجہ حرارت کے ساتھ کم ہوتی ہے۔ 20 ڈگری پر، تناؤ کی طاقت تقریباً 25-30 MPa ہے۔ 100 ڈگری پر، یہ تقریباً 15-18 MPa ہے۔ 190 ڈگری پر، یہ تقریباً 10-12 MPa ہے۔ 250 ڈگری پر، یہ تقریباً 5-6 MPa ہے۔
گھٹتی ہوئی طاقت قابل اجازت تناؤ اور قابل اجازت دباؤ کو محدود کرتی ہے۔ ایک ہیٹ ایکسچینجر جس کو 100 ڈگری پر 10 بار کے لیے درجہ بندی کیا جاتا ہے اسے 190 ڈگری پر صرف 4–5 بار کے لیے درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ کمرے کے درجہ حرارت کی درجہ بندی کے مقابلے میں ڈیریٹنگ فیکٹر عام طور پر 190 ڈگری پر 0.5–0.6 ہوتا ہے۔
ڈیریٹنگ درجہ حرارت کا لکیری فعل نہیں ہے۔ طاقت 150 ڈگری تک آہستہ آہستہ اور 200 ڈگری سے زیادہ تیزی سے کم ہوتی ہے۔ ہائی پریشر اسٹیم سروس کے لیے عملی حد تقریباً 150–180 ڈگری ہے، جس کے اوپر زیادہ تر صنعتی اسٹیم سسٹمز کے لیے دباؤ کی درجہ بندی بہت کم ہوجاتی ہے۔
کریپ کی حد
کریپ مسلسل بوجھ کے تحت کسی مواد کی سست اخترتی ہے۔ PTFE کمرے کے درجہ حرارت پر رینگتا ہے اور درجہ حرارت کے ساتھ رینگنے کی شرح بڑھ جاتی ہے۔ 190 ڈگری پر، رینگنے کی شرح 20 ڈگری سے 10-20 گنا زیادہ ہو سکتی ہے۔
ہیٹ ایکسچینجر میں، کریپ ٹیوب کے قطر میں سست اضافے اور دیوار کی موٹائی میں سست کمی کے طور پر ظاہر ہوتا ہے۔ اندرونی دباؤ میں ٹیوب پھیلتی ہے، اور دیوار پتلی ہوجاتی ہے۔ وقت گزرنے کے ساتھ، ٹیوب پھٹ سکتی ہے یا ٹیوب-سے-ٹیوب شیٹ جوائنٹ لیک ہو سکتی ہے۔
رینگنے کی حد کو عام طور پر زیادہ سے زیادہ تناؤ کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے جو 10,000 گھنٹوں میں 1% سے کم تناؤ پیدا کرتا ہے۔ PTFE کے لیے 190 ڈگری پر، یہ تناؤ تقریباً 3–4 MPa ہے، جو کہ تناؤ کی طاقت سے بہت کم ہے۔ کریپ کی حد، تناؤ کی طاقت نہیں، طویل مدتی سروس کے لیے کنٹرول کرنے والا پیرامیٹر ہے۔
تھرمل تناؤ کی حد
ٹیوب کی دیوار میں تھرمل تناؤ پوری دیوار کے درجہ حرارت کے فرق، تھرمل توسیع کے گتانک، اور لچک کے ماڈیولس کے متناسب ہے۔ PTFE کے لیے، تھرمل توسیع کا گتانک تقریباً 12 × 10⁻⁵ / ڈگری ہے، اور 190 ڈگری پر ماڈیولس تقریباً 200 MPa ہے۔
دیوار کے پار 31 ڈگری کے درجہ حرارت کے فرق کے لیے، تھرمل تناؤ تقریباً 7.4 MPa ہے۔ یہ تناؤ دباؤ کے تناؤ میں اضافہ کرتا ہے اور قابل اجازت دباؤ کو کم کرتا ہے۔ ہائی پریشر اسٹیم ایپلی کیشن میں، تھرمل تناؤ کل تناؤ کا ایک اہم حصہ ہوسکتا ہے، اور اسے ڈیزائن کیلکولیشن میں شامل کیا جانا چاہیے۔
تھرمل تناؤ کو دیوار کے پار درجہ حرارت کے فرق کو کم کر کے کم کیا جا سکتا ہے، جس کا مطلب ہے گرمی کے بہاؤ کو کم کرنا۔ کم گرمی کے بہاؤ کے لیے سطح کے بڑے رقبے کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے سرمائے کی لاگت بڑھ جاتی ہے۔
ہائی پریشر سٹیم سروس میں PTFE اور دھاتی اکائیوں کا موازنہ کرنا
مندرجہ ذیل جدول 12 بار اور 191 ڈگری پر ہائی پریشر سٹیم سروس میں PTFE اور سٹینلیس سٹیل ہیٹ ایکسچینجرز کی کارکردگی اور لاگت کی خصوصیات کا خلاصہ کرتا ہے۔
| خصوصیت | سٹینلیس سٹیل ہیٹ ایکسچینجر | PTFE ہیٹ ایکسچینجر | فائدہ |
|---|---|---|---|
| 191 ڈگری پر زیادہ سے زیادہ آپریٹنگ دباؤ | 25 بار | 4-5 بار | سٹینلیس سٹیل |
| زیادہ سے زیادہ آپریٹنگ درجہ حرارت | 400 ڈگری | 260 ڈگری | سٹینلیس سٹیل |
| 191 ڈگری پر تناؤ کی طاقت | 140 ایم پی اے | 10-12 ایم پی اے | سٹینلیس سٹیل |
| 191 ڈگری پر رینگنے کی حد | قابل اطلاق نہیں۔ | 3–4 ایم پی اے | سٹینلیس سٹیل |
| تھرمل چالکتا | 16 W/m·K | 0.25 W/m·K | سٹینلیس سٹیل |
| مجموعی طور پر گرمی کی منتقلی کا گتانک | 800 W/m²·K | 200 W/m²·K | سٹینلیس سٹیل |
| 150 کلو واٹ کے لیے سطح کا رقبہ درکار ہے۔ | 5 m² | 20 m² | سٹینلیس سٹیل |
| 31 ڈگری ΔT پر تھرمل تناؤ | 15 ایم پی اے | 7.4 ایم پی اے | پی ٹی ایف ای |
| بھاپ کنڈینسیٹ کے خلاف کیمیائی مزاحمت | اچھا | بہترین | پی ٹی ایف ای |
| بھاپ سروس میں سروس کی زندگی | 20-30 سال | 8-12 سال | سٹینلیس سٹیل |
| 150 کلو واٹ ڈیوٹی کے لیے کیپٹل لاگت | $45,000 | $38,000 | پی ٹی ایف ای |
| تنصیب کی لاگت | $6,000 | $5,000 | پی ٹی ایف ای |
| سالانہ دیکھ بھال کی لاگت | $1,500 | $3,000 | سٹینلیس سٹیل |
| پانچ-سال کی کل لاگت | $82,500 | $90,000 | سٹینلیس سٹیل |
پانچ-سال کی کل لاگت کی قیمتیں $500 فی گھنٹہ کی پیداواری قیمت مانتی ہیں اور اس میں سرمایہ کی لاگت، تنصیب کی لاگت، اور پانچ سالوں میں دیکھ بھال کی لاگت شامل ہے۔
جب PTFE اب بھی بہتر انتخاب ہے۔
مکینیکل حدود کے باوجود، PTFE اب بھی کئی ہائی پریشر اسٹیم ایپلی کیشنز میں بہتر انتخاب ہے۔
Corrosive condensate سروس.اگر سٹیم کنڈینسیٹ میں corrosive پرجاتیوں جیسے کہ کلورائیڈز یا فلورائیڈز شامل ہیں، تو سٹینلیس سٹیل کا یونٹ خراب ہو سکتا ہے، جبکہ PTFE یونٹ مزاحم ہے۔
کم-دباؤ والی بھاپ کی خدمت۔5 بار سے نیچے بھاپ کے دباؤ اور 150 ڈگری سے کم درجہ حرارت پر، PTFE مکینیکل حدود کم شدید ہیں، اور PTFE یونٹ مسابقتی ہو سکتا ہے۔
اعلی-طہارت کی خدمت۔اگر عمل کا سیال دھاتی آئنوں سے ہونے والی آلودگی کے لیے حساس ہے، تو PTFE یونٹ بہتر انتخاب ہے کیونکہ یہ دھاتی آئنوں کو خارج نہیں کرتا ہے۔
چھوٹی ہیٹ لوڈ سروس۔گرمی کے چھوٹے بوجھ کے لیے، PTFE یونٹ کا بڑا سطحی رقبہ کم رکاوٹ ہے، اور کم سرمایہ لاگت PTFE کے حق میں ہو سکتی ہے۔
ریٹروفٹ سروس۔اگر موجودہ ہیٹ ایکسچینجر ایک PTFE یونٹ ہے اور بھاپ کے دباؤ کو بڑھایا جاتا ہے، PTFE یونٹ پھر بھی مناسب ہو سکتا ہے اگر دباؤ ختم شدہ حد کے اندر ہو۔
ڈیزائن میں تبدیلیاں جو PTFE پریشر کی حد کو بڑھاتی ہیں۔
ڈیزائن میں کئی تبدیلیاں ہائی پریشر سٹیم سروس میں PTFE ہیٹ ایکسچینجرز کی پریشر کی حد کو بڑھاتی ہیں۔
چھوٹا ٹیوب قطر۔ایک چھوٹے قطر کی ٹیوب میں اسی دباؤ اور دیوار کی موٹائی کے لیے کم ہوپ کا دباؤ ہوتا ہے۔ ایک 3 ملی میٹر ٹیوب ایک ہی دیوار کی موٹائی کے ساتھ 6 ملی میٹر ٹیوب سے زیادہ دباؤ کو برداشت کر سکتی ہے۔
موٹی ٹیوب کی دیوار۔ایک موٹی دیوار ہوپ کے دباؤ کو کم کرتی ہے لیکن تھرمل مزاحمت کو بڑھاتی ہے۔ دیوار کی موٹائی کو مخصوص دباؤ اور حرارت کی منتقلی کی ضروریات کے لیے بہتر بنایا جانا چاہیے۔
مضبوط ٹیوب کی تعمیر.دھاتی یا جامع کمک کے ساتھ ایک PTFE ٹیوب غیر مضبوط شدہ ٹیوب سے زیادہ دباؤ کو برداشت کر سکتی ہے۔ کمک ایک تار کی چوٹی، ایک سرپل لپیٹ، یا ایک جامع تہہ ہو سکتی ہے۔
آپریٹنگ درجہ حرارت میں کمی۔بھاپ کے درجہ حرارت کو کم کرنے سے تھرمل تناؤ کم ہوتا ہے اور مادی طاقت میں اضافہ ہوتا ہے۔ کم بھاپ کا دباؤ یا ڈیسوپر ہیٹر درجہ حرارت کو کم کر سکتا ہے۔
گرمی کے بہاؤ میں کمی۔کم گرمی کا بہاؤ دیوار کے پار درجہ حرارت کے فرق اور تھرمل تناؤ کو کم کرتا ہے۔ ایک بڑا سطحی رقبہ درکار ہے، جس سے سرمائے کی لاگت بڑھ جاتی ہے۔
تیرتی ٹیوب شیٹ۔ایک تیرتی ہوئی ٹیوب شیٹ ٹیوبوں اور ٹیوب شیٹ پر محوری دباؤ کو کم کرتی ہے، جو دباؤ کو بہتر بناتی ہے۔
ہائی پریشر سٹیم سروس کے لیے تفصیلات کے پیرامیٹرز
ہائی پریشر سٹیم سروس کے لیے PTFE ہیٹ ایکسچینجرز کا جائزہ لینے والے آلات کے انجینئرز کو سپلائر کے ساتھ درج ذیل پیرامیٹرز کی تصدیق کرنی چاہیے۔
بھاپ کا دباؤ اور درجہ حرارت۔بھاپ کے زیادہ سے زیادہ دباؤ اور سیر شدہ درجہ حرارت کی وضاحت کریں۔
عمل کا درجہ حرارت۔عمل سیال درجہ حرارت اور نقطہ نظر درجہ حرارت کی وضاحت کریں.
ٹیوب قطر اور دیوار کی موٹائی.دباؤ اور حرارت کی منتقلی کی ضروریات کی بنیاد پر ٹیوب قطر اور دیوار کی موٹائی کی وضاحت کریں۔
دباؤ کی درجہ بندیآپریٹنگ درجہ حرارت پر دباؤ کی درجہ بندی کی وضاحت کریں، کمرے کے درجہ حرارت پر نہیں۔
رینگنے کی حد۔طویل مدتی سروس کے لیے رینگنے کی حد اور زیادہ سے زیادہ قابل اجازت تناؤ کی وضاحت کریں-۔
تھرمل تناؤ۔تھرمل تناؤ کا حساب کتاب اور قابل اجازت تناؤ کی وضاحت کریں۔
کمک۔واضح کریں کہ آیا ٹیوب کو تقویت ملی ہے اور کمک کی قسم۔
سروس کی زندگی کی ضرورت.متوقع سروس لائف اور متبادل شیڈول کی وضاحت کریں۔
PTFE ڈیزائن کو بھاپ کے حالات سے ملانا
ہائی پریشر سٹیم سروس میں PTFE ہیٹ ایکسچینجرز کی حدود دباؤ کی روک تھام، درجہ حرارت-انحصار طاقت، رینگنا، اور تھرمل تناؤ ہیں۔ ان حدود کو ڈیزائن کی تبدیلیوں جیسے چھوٹے ٹیوب قطر، موٹی دیوار، کمک، اور کم گرمی کے بہاؤ کے ذریعے منظم کیا جا سکتا ہے۔ ہائی پریشر سٹیم سروس میں PTFE کی عملی حد 190 ڈگری پر تقریباً 5 بار ہے، جس سے اوپر ڈیزائن ناقابل عمل ہو جاتا ہے یا سرمایہ کی لاگت ممنوع ہو جاتی ہے۔
انتخاب کا فیصلہ ایک سہولت پر مبنی ہونا چاہیے-مخصوص تجزیہ جس میں بھاپ کے حالات، عمل کی ضروریات، سرمائے کی لاگت، اور دیکھ بھال کی لاگت شامل ہو۔ ان پیرامیٹرز کے ساتھ ایک سادہ سپریڈ شیٹ ماڈل فیصلہ کرنے کے لیے درکار معلومات فراہم کرتا ہے۔
ہیٹ ایکسچینجر کے اختیارات کا جائزہ لینے والے ہائی پریشر اسٹیم سروس کی سہولیات کے لیے، مواد کا انتخاب متوقع سروس لائف پر ملکیت کی کل لاگت پر مبنی ہونا چاہیے، نہ کہ صرف سرمائے کی قیمت یا تھرمل کارکردگی پر۔ زیادہ سرمائے کی لاگت والی دھاتی اکائی کی زندگی بھر کی لاگت کم ہو سکتی ہے اگر وہ بھاپ کے حالات کو بغیر ڈیریٹ کیے ہینڈل کر سکے۔
آلات کے انجینئرز اور پروکیورمنٹ ماہرین PTFE ہیٹ ایکسچینجر کی خصوصیات کا جائزہ لینے والے ہائی-دباؤ والی بھاپ یا دیگر ضروری خدمات کے لیے ڈیزائن کے جائزے کی درخواست کر سکتے ہیں جس میں بھاپ کے دباؤ، بھاپ کا درجہ حرارت، ٹیوب کا قطر، دیوار کی موٹائی، دباؤ کی درجہ بندی، کریپ کی حد، اور تھرمل تناؤ کی تصدیق کی جا سکتی ہے تاکہ یہ تصدیق کی جا سکے کہ یونٹ بھاپ کے اصل حالات اور عمل کی ضروریات کے مطابق ہے۔
