LMTD جو کولنگ ڈیوٹی کی وضاحت کرتا ہے۔
2 ڈگری پر چلنے والی ایک قسم III ہارڈ انوڈائزنگ لائن کو 50 کلو واٹ رد عمل کی حرارت کو ہٹانے کے لیے ہیٹ ایکسچینجر کی ضرورت ہوتی ہے۔ ٹھنڈے پانی کی فراہمی −2 ڈگری پر ہے، اور واپسی 2 ڈگری پر ہے۔ پروسیس فلوئڈ 4 ڈگری پر ہیٹ ایکسچینجر میں داخل ہوتا ہے اور 2 ڈگری پر چھوڑ دیتا ہے۔
کاؤنٹر-بہاؤ کے انتظام کے لیے، دو سروں پر درجہ حرارت کے فرق یہ ہیں: گرم سرے (پروسیس انلیٹ 4 ڈگری − ٹھنڈا پانی کا آؤٹ لیٹ 2 ڈگری)=2 ڈگری، اور ٹھنڈا اختتام (پروسیس آؤٹ لیٹ 2 ڈگری − ٹھنڈا پانی انلیٹ −2 ڈگری)=4 ڈگری۔ LMTD کا حساب ان دو قدروں سے لگایا جاتا ہے اور یہ تقریباً 2.9 ڈگری ہے۔
2.9 ڈگری کا LMTD بہت چھوٹا ہے۔ 200 W/m²·K کے مجموعی گتانک اور 50 kW کے ہیٹ لوڈ کے ساتھ ہیٹ ایکسچینجر کے لیے، مطلوبہ سطح کا رقبہ 86 m² ہے۔ یہ ایک بہت بڑا ہیٹ ایکسچینجر ہے، اور سرمایہ کی لاگت کافی ہے۔
چھوٹا LMTD سخت انوڈائزنگ کولنگ کی وضاحتی رکاوٹ ہے۔ ہیٹ ایکسچینجر اتنا بڑا ہونا چاہیے کہ درجہ حرارت کے چھوٹے فرق میں حرارت کو منتقل کر سکے، اور سطح کے رقبے کی ضرورت سرمایہ کی لاگت اور قدموں کے نشان کو چلاتی ہے۔
انوڈائزنگ سروس میں LMTD چھوٹا کیوں ہے۔
LMTD تین وجوہات کی بنا پر انوڈائزنگ سروس میں چھوٹا ہے۔
سب سے پہلے، عمل کا درجہ حرارت کم ہے. قسم III ہارڈ انوڈائزنگ 0-5 ڈگری پر کام کرتی ہے، اور قسم II سلفرک انوڈائزنگ 20-22 ڈگری پر کام کرتی ہے۔ کم عمل کا درجہ حرارت عمل اور ٹھنڈے پانی کے درمیان درجہ حرارت کے فرق کو محدود کرتا ہے۔
دوسرا، ٹھنڈا پانی کی فراہمی کا درجہ حرارت ریفریجریشن سسٹم کے ذریعہ محدود ہے۔ ایک عام ٹھنڈا پانی کی سپلائی ٹائپ II انوڈائزنگ کے لیے 5–7 ڈگری پر اور ٹائپ III ہارڈ انوڈائزنگ کے لیے −5 سے 0 ڈگری پر ہوتی ہے۔ سپلائی کے درجہ حرارت کو غیر معینہ مدت تک کم نہیں کیا جا سکتا کیونکہ ریفریجریشن سسٹم کی کارکردگی کم ہو جاتی ہے اور منجمد ہونے کا خطرہ بڑھ جاتا ہے۔
تیسرا، عمل درجہ حرارت رواداری تنگ ہے. انوڈائزنگ ری ایکشن کی شرح اور کوٹنگ کی خصوصیات درجہ حرارت پر منحصر ہیں، اور رواداری عام طور پر ±1 ڈگری ہوتی ہے۔ سخت رواداری ہیٹ ایکسچینجر میں عمل کے سیال کے درجہ حرارت میں اضافے کو محدود کرتی ہے، جو LMTD کو کم کرتی ہے۔
قسم II سلفورک ایسڈ انوڈائزنگ میں LMTD
قسم II سلفورک ایسڈ انوڈائزنگ ±1 ڈگری کی رواداری کے ساتھ 20-22 ڈگری پر کام کرتی ہے۔ ٹھنڈے پانی کی فراہمی عام طور پر 10-12 ڈگری پر ہوتی ہے، اور واپسی 15-17 ڈگری پر ہوتی ہے۔ عمل کا سیال 22 ڈگری پر ہیٹ ایکسچینجر میں داخل ہوتا ہے اور 20 ڈگری پر چھوڑ دیتا ہے۔
کاؤنٹر-بہاؤ کے انتظام کے لیے، دو سروں پر درجہ حرارت کے فرق یہ ہیں: گرم سرے (پروسیس انلیٹ 22 ڈگری − ٹھنڈا پانی کا آؤٹ لیٹ 17 ڈگری)=5 ڈگری، اور ٹھنڈا اختتام (پروسیس آؤٹ لیٹ 20 ڈگری − ٹھنڈا پانی انلیٹ 10 ڈگری)=10 ڈگری۔ LMTD تقریباً 7.2 ڈگری ہے۔
7.2 ڈگری کا LMTD سخت انوڈائزنگ کیس سے بڑا ہے لیکن عام ہیٹ ایکسچینجر ایپلی کیشنز کے مقابلے میں پھر بھی چھوٹا ہے۔ 200 W/m²·K کے مجموعی گتانک اور 50 kW کے ہیٹ لوڈ کے ساتھ ہیٹ ایکسچینجر کے لیے، مطلوبہ سطح کا رقبہ 35 m² ہے۔
قسم III ہارڈ انوڈائزنگ میں LMTD
قسم III ہارڈ انوڈائزنگ ±0.5 ڈگری کی رواداری کے ساتھ 0–5 ڈگری پر کام کرتی ہے۔ ٹھنڈے پانی کی فراہمی عام طور پر −5 سے 0 ڈگری پر ہوتی ہے، اور واپسی 0–3 ڈگری پر ہوتی ہے۔ پروسیس فلوئڈ 4 ڈگری پر ہیٹ ایکسچینجر میں داخل ہوتا ہے اور 2 ڈگری پر چھوڑ دیتا ہے۔
کاؤنٹر-بہاؤ کے انتظام کے لیے، دو سروں پر درجہ حرارت کے فرق یہ ہیں: گرم سرے (پروسیس انلیٹ 4 ڈگری − ٹھنڈا پانی کا آؤٹ لیٹ 3 ڈگری)=1 ڈگری، اور ٹھنڈا اختتام (پروسیس آؤٹ لیٹ 2 ڈگری − ٹھنڈے پانی کا انلیٹ −5 ڈگری)=7 ڈگری۔ LMTD تقریباً 3.2 ڈگری ہے۔
3.2 ڈگری کا LMTD بہت چھوٹا ہے۔ 200 W/m²·K کے مجموعی گتانک اور 50 kW کے ہیٹ لوڈ کے ساتھ ہیٹ ایکسچینجر کے لیے، مطلوبہ سطح کا رقبہ 78 m² ہے۔
LMTD پر بہاؤ کے انتظام کا اثر
بہاؤ کا انتظام LMTD کو متاثر کرتا ہے۔ کاؤنٹر-بہاؤ کا انتظام ان لیٹ اور آؤٹ لیٹ درجہ حرارت کے دیئے گئے سیٹ کے لیے سب سے بڑا LMTD فراہم کرتا ہے۔ ایک متوازی- بہاؤ کا انتظام سب سے چھوٹا LMTD فراہم کرتا ہے۔ ایک کراس- بہاؤ کا انتظام ایک درمیانی LMTD فراہم کرتا ہے۔
انوڈائزنگ سروس کے لیے، کاؤنٹر-بہاؤ کے انتظام کو ترجیح دی جاتی ہے کیونکہ یہ LMTD کو زیادہ سے زیادہ اور مطلوبہ سطح کے رقبے کو کم سے کم کرتا ہے۔ کاؤنٹر-بہاؤ کا انتظام سخت انوڈائزنگ سروس میں خاص طور پر اہم ہے، جہاں LMTD بہت چھوٹا ہے اور سطح کے رقبے کی ضرورت زیادہ ہے۔
مختلف انوڈائزنگ حالات کے لیے LMTD قدروں کا موازنہ کرنا
مندرجہ ذیل جدول LMTD اور 50 کلو واٹ گرمی کے بوجھ اور 200 W/m²·K کے مجموعی گتانک کے ساتھ مختلف انوڈائزنگ حالات کے لیے مطلوبہ سطح کے رقبے کا خلاصہ کرتا ہے۔
| انوڈائزنگ کی قسم | عمل کا درجہ حرارت | ٹھنڈا پانی کی فراہمی | ٹھنڈا پانی کی واپسی۔ | عمل ΔT | LMTD | مطلوبہ سطح کا رقبہ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| قسم II، کم بوجھ | 22 ڈگری | 12 ڈگری | 16 ڈگری | 1 ڈگری | 8.5 ڈگری | 29 m² |
| قسم II، معتدل بوجھ | 22 ڈگری | 10 ڈگری | 15 ڈگری | 2 ڈگری | 7.2 ڈگری | 35 m² |
| قسم II، زیادہ بوجھ | 22 ڈگری | 8 ڈگری | 14 ڈگری | 3 ڈگری | 6.1 ڈگری | 41 m² |
| قسم III، کم بوجھ | 4 ڈگری | 0 ڈگری | 2 ڈگری | 1 ڈگری | 3.5 ڈگری | 71 m² |
| قسم III، معتدل بوجھ | 4 ڈگری | −2 ڈگری | 2 ڈگری | 2 ڈگری | 2.9 ڈگری | 86 m² |
| قسم III، زیادہ بوجھ | 4 ڈگری | -5 ڈگری | 2 ڈگری | 3 ڈگری | 2.4 ڈگری | 104 m² |
| قسم III، بہت زیادہ بوجھ | 4 ڈگری | −8 ڈگری | 2 ڈگری | 4 ڈگری | 2.0 ڈگری | 125 m² |
مطلوبہ سطحی رقبہ کی قدریں کاؤنٹر-بہاؤ کا انتظام اور 200 W/m²·K کا مجموعی طور پر حرارت کی منتقلی کا گتانک مانتی ہیں۔ اصل سطح کا رقبہ ٹیوب کے مواد، دیوار کی موٹائی اور بہاؤ کی رفتار پر منحصر ہوگا۔
انوڈائزنگ سروس میں LMTD کی عملی حدود
انوڈائزنگ سروس میں LMTD کی عملی حدود کا تعین ہیٹ ایکسچینجر کے سائز اور ریفریجریشن لاگت کے درمیان تجارت-سے ہوتا ہے۔ ایک چھوٹے LMTD کو ایک بڑے ہیٹ ایکسچینجر کی ضرورت ہوتی ہے لیکن وہ زیادہ ٹھنڈا پانی کی سپلائی درجہ حرارت کی اجازت دیتا ہے، جو ریفریجریشن کی لاگت کو کم کرتا ہے۔ ایک بڑا LMTD چھوٹے ہیٹ ایکسچینجر کی اجازت دیتا ہے لیکن اسے کم ٹھنڈے پانی کی سپلائی کا درجہ حرارت درکار ہوتا ہے، جس سے ریفریجریشن لاگت بڑھ جاتی ہے۔
قسم II سلفورک ایسڈ انوڈائزنگ کے لیے، عملی LMTD رینج 6-10 ڈگری ہے۔ 6 ڈگری سے نیچے، ہیٹ ایکسچینجر غیر عملی طور پر بڑا ہو جاتا ہے۔ 10 ڈگری سے اوپر، ٹھنڈے پانی کی فراہمی کا درجہ حرارت مناسب ٹھنڈک فراہم کرنے کے لیے بہت زیادہ ہو جاتا ہے۔
قسم III ہارڈ انوڈائزنگ کے لیے، عملی LMTD رینج 2–5 ڈگری ہے۔ 2 ڈگری سے نیچے، ہیٹ ایکسچینجر غیر عملی طور پر بڑا ہو جاتا ہے۔ 5 ڈگری سے اوپر، ٹھنڈے پانی کی فراہمی کا درجہ حرارت عمل کے درجہ حرارت کو برقرار رکھنے کے لیے بہت زیادہ ہو جاتا ہے۔
ڈیزائن کی خصوصیات جو چھوٹے LMTD کی اجازت دیتی ہیں۔
ڈیزائن کی متعدد خصوصیات ہیٹ ایکسچینجر کے سائز میں ضرورت سے زیادہ اضافے کے بغیر چھوٹے LMTD کی اجازت دیتی ہیں۔
اعلی چالکتا ٹیوب مواد.0.5 W/m·K کی تھرمل چالکتا کے ساتھ بھرے ہوئے PTFE کمپاؤنڈ میں ورجن PTFE کی آدھی وال تھرمل مزاحمت ہوتی ہے، جو مجموعی طور پر حرارت کی منتقلی کے قابلیت کو بڑھاتا ہے اور سطح کے مطلوبہ رقبہ کو کم کرتا ہے۔
پتلی ٹیوب کی دیوار۔ایک پتلی دیوار تھرمل مزاحمت کو کم کرتی ہے اور مجموعی قابلیت کو بڑھاتی ہے۔ 0.5 ملی میٹر کی دیوار میں 1.0 ملی میٹر کی دیوار کی نصف تھرمل مزاحمت ہوتی ہے۔
زیادہ بہاؤ کی رفتار۔زیادہ بہاؤ کی رفتار ٹیوب کی دیوار کے دونوں طرف فلمی گتانک کو بڑھاتی ہے، جس سے مجموعی گتانک بڑھ جاتا ہے اور مطلوبہ سطح کا رقبہ کم ہوجاتا ہے۔
بہتر ٹیوب کی سطح.پنکھوں یا نالیوں والی ٹیوب کی سطح فی یونٹ کی لمبائی اور فلم کے گتانک میں سطح کے رقبہ کو بڑھاتی ہے، جو چھوٹے LMTD کی اجازت دیتی ہے۔
پورے عمل میں درجہ حرارت کا بڑا فرق۔ہیٹ ایکسچینجر میں پروسیس فلو کو زیادہ مقدار میں بڑھنے یا گرنے کی اجازت دینا LMTD کو بڑھاتا ہے۔ عمل درجہ حرارت کی رواداری قابل اجازت درجہ حرارت کی تبدیلی کو محدود کرتی ہے۔
تقسیم ہیٹ ایکسچینجر کنفیگریشن۔گرمی کے بوجھ کو دو چھوٹے ہیٹ ایکسچینجرز کے درمیان تقسیم کرنے سے ہر یونٹ چھوٹے LMTD پر کام کرنے کی اجازت دیتا ہے بغیر کسی ایک بڑے یونٹ کی جگہ جرمانہ۔
انوڈائزنگ سروس کے لیے تفصیلات کے پیرامیٹرز
انوڈائزنگ سروس کے لیے PTFE ہیٹ ایکسچینجر کی وضاحت کرنے والے آلات کے انجینئرز کو فراہم کنندہ کے ساتھ درج ذیل پیرامیٹرز کی تصدیق کرنی چاہیے۔
انوڈائزنگ کی قسم۔Type II یا Type III anodizing اور عمل کا درجہ حرارت بیان کریں۔
عمل درجہ حرارت رواداری.عمل غسل میں قابل اجازت درجہ حرارت کی تبدیلی کی وضاحت کریں۔
ٹھنڈا پانی کی فراہمی کا درجہ حرارت۔ٹھنڈے پانی کی فراہمی کا درجہ حرارت اور دستیاب بہاؤ کی شرح کی وضاحت کریں۔
ٹھنڈا پانی واپسی کا درجہ حرارت۔زیادہ سے زیادہ قابل اجازت ٹھنڈے پانی کی واپسی کے درجہ حرارت کی وضاحت کریں۔
گرمی کا بوجھ۔گرمی کا بوجھ اور متوقع حد کی وضاحت کریں۔
LMTDعمل اور ٹھنڈے پانی کے درجہ حرارت کی بنیاد پر LMTD کی وضاحت کریں۔
سطح کا علاقہ۔گرمی کے بوجھ اور LMTD کے لیے درکار سطح کے رقبے کی وضاحت کریں۔
ٹیوب مواد.مطلوبہ مجموعی گتانک اور دیوار کے درجہ حرارت کی بنیاد پر ٹیوب کے مواد کی وضاحت کریں۔
بہاؤ کا انتظام۔بہاؤ کے انتظام کی وضاحت کریں۔ زیادہ سے زیادہ LMTD کے لیے کاؤنٹر-بہاؤ کو ترجیح دی جاتی ہے۔
ایل ایم ٹی ڈی کو انوڈائزنگ عمل کی ضروریات سے مماثل کرنا
LMTD انوڈائزنگ سروس کے لیے PTFE ہیٹ ایکسچینجر میں مطلوبہ سطح کے علاقے اور کولنگ ڈیوٹی کی فزیبلٹی کا تعین کرتا ہے۔ ایک چھوٹے LMTD کو ایک بڑے ہیٹ ایکسچینجر کی ضرورت ہوتی ہے لیکن پانی کی فراہمی کو زیادہ ٹھنڈا درجہ حرارت اور کم ریفریجریشن لاگت کی اجازت دیتا ہے۔ ایک بڑا LMTD چھوٹے ہیٹ ایکسچینجر کی اجازت دیتا ہے لیکن اس کے لیے کم ٹھنڈے پانی کی فراہمی کا درجہ حرارت اور ریفریجریشن کی زیادہ لاگت کی ضرورت ہوتی ہے۔
LMTD کا انتخاب عمل کے درجہ حرارت، ٹھنڈے پانی کی فراہمی کے درجہ حرارت، گرمی کا بوجھ، اور جگہ کی رکاوٹوں کی بنیاد پر کیا جانا چاہیے۔ گرمی کی منتقلی کے حساب کتاب اور لاگت کے اعداد و شمار کے ساتھ ایک سادہ اسپریڈشیٹ ماڈل بہترین LMTD کو منتخب کرنے کے لیے درکار معلومات فراہم کرتا ہے۔
PTFE ہیٹ ایکسچینجر کے اختیارات کا جائزہ لینے والی لائنوں کے لیے، LMTD کو پروکیورمنٹ دستاویزات میں بیان کیا جانا چاہیے اور کمیشننگ کے وقت اس کی تصدیق کی جانی چاہیے۔ مینوفیکچرر کی طرف سے فراہم کردہ ڈیفالٹ کنفیگریشن کو توانائی کی کارکردگی کے بجائے کمپیکٹ پن کے لیے بہتر بنایا جا سکتا ہے، اور اس کے نتیجے میں LMTD عمل کی اصل ضروریات سے میل نہیں کھا سکتا ہے۔
انوڈائزنگ یا دیگر کم-درجہ حرارت کو ٹھنڈا کرنے والی سروس کے لیے PTFE ہیٹ ایکسچینجر کی تفصیلات کا جائزہ لینے والے آلات کے انجینئرز اور پروکیورمنٹ ماہرین ڈیزائن کے جائزے کی درخواست کر سکتے ہیں جس میں انوڈائزنگ کی قسم، عمل کا درجہ حرارت، ٹھنڈا پانی کی فراہمی کا درجہ حرارت، گرمی کا بوجھ، LMTD، اور سطحی رقبہ کی تصدیق کی جا سکتی ہے تاکہ یونٹ اصل عمل کی ضروریات اور سہولت کی لاگت کے ڈھانچے سے مماثل ہو۔
