تقسیم کا مسئلہ
ایک PTFE ہیٹ ایکسچینجر جس میں 60 ٹیوبیں ایک اسٹیم ہیڈر سے جڑی ہوئی ہیں، نظریہ طور پر، ہر ٹیوب کو برابر بھاپ کا بہاؤ حاصل کرنا چاہیے۔ عملی طور پر، ہیڈر انلیٹ کے قریب ٹیوبیں دور کے آخر میں موجود ٹیوبوں سے زیادہ بھاپ حاصل کرتی ہیں۔ عدم توازن ٹیوب بنڈل میں گرم اور سرد زون بناتا ہے۔ کولڈ ٹیوبیں بھاپ کو نامکمل طور پر گاڑھا کرتی ہیں اور کنڈینسیٹ سے بھر سکتی ہیں۔ گرم ٹیوبیں ضرورت سے زیادہ دیوار کے درجہ حرارت پر کام کرتی ہیں۔
بھاپ کی تقسیم کی یکسانیت ہیڈر کے اندر موجود پریشر پروفائل پر منحصر ہے۔ جیسے ہی ہیڈر کے ساتھ بھاپ بہتی ہے، رگڑ اور رفتار کی تبدیلیوں سے جامد دباؤ مختلف ہوتا ہے۔ مختلف مقامات پر ٹیوبیں ڈرائیونگ کے مختلف دباؤ کو دیکھتی ہیں۔ دباؤ کے اس تغیر کی شدت بہاؤ کے عدم توازن کا تعین کرتی ہے۔
ٹیوب کا شمار فی ہیڈر تقسیم کی یکسانیت کو کنٹرول کرنے والا بنیادی ڈیزائن متغیر ہے۔ فی ہیڈر کم ٹیوبیں ہیڈر کی لمبائی اور اس کے ساتھ دباؤ کی تبدیلی کو کم کرتی ہیں۔ فی ہیڈر زیادہ ٹیوبیں کل بہاؤ کو بڑھاتی ہیں، دباؤ کی مختلف حالتوں اور خرابی کی تقسیم کے امکانات کو بڑھاتی ہیں۔ زیادہ سے زیادہ ٹیوب کا شمار ایک سے زیادہ ہیڈر کی لاگت اور پیچیدگی کے خلاف تقسیم کے معیار کو متوازن کرتا ہے۔
ہیڈر پریشر پروفائل
ہیڈر میں داخل ہونے والی بھاپ دو مسابقتی دباؤ کے اثرات کا تجربہ کرتی ہے۔ بھاپ اور ہیڈر دیوار کے درمیان رگڑ بہاؤ کی سمت کے ساتھ دباؤ کو کم کرنے کا سبب بنتا ہے۔ یہ بہاؤ کو نیچے کی دھارے والی ٹیوبوں میں کم کرتا ہے۔ اس کے ساتھ ہی، جیسے جیسے بھاپ کی شاخیں ٹیوبوں میں جاتی ہیں، ہیڈر میں رفتار کم ہوتی جاتی ہے۔ سست ہونے والے بہاؤ کی حرکی توانائی جامد دباؤ میں بدل جاتی ہے، ایک ایسا رجحان جسے دباؤ کی بحالی کہتے ہیں۔ یہ نیچے کی دھارے والی ٹیوبوں میں بہاؤ کو بڑھاتا ہے۔
کم داخلی رفتار اور بہت سی برانچ ٹیوبوں والے بھاپ کے ہیڈر کے لیے، رگڑ کا غلبہ ہوتا ہے، اور نیچے کی دھاری والی ٹیوبیں بھوک سے مر جاتی ہیں۔ زیادہ اندراج کی رفتار اور کچھ شاخوں والے ہیڈروں کے لیے، دباؤ کی بحالی حد سے زیادہ معاوضہ لے سکتی ہے، اور نیچے کی طرف والی ٹیوبیں زیادہ بہاؤ حاصل کرتی ہیں۔
بہترین ڈیزائن ان اثرات کو متوازن کرتا ہے تاکہ تمام ٹیوب انلیٹس پر تقریباً-یکساں دباؤ حاصل کیا جا سکے۔ یہ ہیڈر ڈائی میٹر اور ٹیوب کی گنتی کو منتخب کر کے پورا کیا جاتا ہے کہ تمام برانچ پوائنٹس میں پریشر کی تبدیلی کل ڈرائیونگ پریشر فرق کے 5% سے کم ہو۔
جدول 1: بھاپ کے دباؤ اور ٹیوب قطر کے لحاظ سے تجویز کردہ ٹیوب شمار فی ہیڈر
| بھاپ کا دباؤ (بارگ) | ٹیوب OD (ملی میٹر) | تجویز کردہ ٹیوبیں فی ہیڈر | زیادہ سے زیادہ ٹیوبیں فی ہیڈر | ہیڈر کا قطر (ملی میٹر) | متوقع بہاؤ تغیر |
|---|---|---|---|---|---|
| 2.0 | 8 | 20-25 | 30 | 40 | <5% |
| 3.0 | 8 | 25-30 | 35 | 50 | <5% |
| 4.0 | 10 | 15-20 | 25 | 50 | <5% |
| 3.0 | 10 | 20-25 | 30 | 50 | <5% |
| 4.0 | 12 | 12-18 | 22 | 65 | <5% |
| 6.0 | 12 | 10-15 | 18 | 65 | <5% |
1.5 میٹر کی یکساں ٹیوب کی لمبائی، افقی ہیڈر واقفیت، اور 5% سے نیچے ہدف کے بہاؤ کے تغیر پر مبنی اقدار۔ لمبی ٹیوبیں انفرادی ٹیوب کی مزاحمت کو بڑھاتی ہیں، تقسیم کو بہتر بناتی ہیں اور ٹیوب کی تعداد کو قدرے زیادہ ہونے دیتی ہے۔
کنڈینسیٹ مساوات کی ضرورت
بھاپ کی تقسیم صرف نصف مسئلہ ہے۔ کنڈینسیٹ کو ہٹانا بھی اتنا ہی یکساں ہونا چاہیے۔ اگر ٹیوب آؤٹ لیٹس پر کنڈینسیٹ ہیڈر کا پریشر پروفائل سٹیم ہیڈر سے مختلف ہے، تو ہر ٹیوب پر نیٹ ڈرائیونگ پریشر مختلف ہو گا چاہے بھاپ کی سپلائی پریشر برابر ہوں۔
کنڈینسیٹ ہیڈر عام طور پر دو-فیز فلو-کنڈینسیٹ اور فلیش سٹیم کے ساتھ کام کرتا ہے۔ اس کے دباؤ کی تقسیم سنگل-فیز سٹیم ہیڈر سے زیادہ پیچیدہ ہے۔ کنڈینسیٹ کے راستے کی برابری کنڈینسیٹ ہیڈر کو بھاپ کے جال کی طرف نیچے کی طرف ڈھلوان کر کے حاصل کی جاتی ہے، اس بات کو یقینی بنا کر کہ کوئی ٹیوب آؤٹ لیٹ جمع شدہ کنڈینسیٹ میں ڈوبا نہیں ہے، اور فی کنڈینسیٹ ہیڈر میں ٹیوبوں کی تعداد کو بھاپ کی طرف سے ایک ہی یا اس سے کم تک محدود کر کے حاصل کیا جاتا ہے۔
پریکٹیکل ہیڈر کنفیگریشنز
60 کلو واٹ کے پی ٹی ایف ای ہیٹ ایکسچینجر کے لیے جس کے لیے 10 ملی میٹر OD کی 60 ٹیوبیں درکار ہوتی ہیں، تجویز کردہ کنفیگریشن میں تین سٹیم ہیڈر استعمال کیے گئے ہیں، ہر ایک کو 20 ٹیوبیں کھلاتی ہیں۔ یہ انتظام تمام ٹیوبوں میں بہاؤ کے تغیر کو 3-5% کے اندر محدود کرتا ہے۔ ہر ہیڈر مساوی ٹیوب شمار کے ایک الگ کنڈینسیٹ ہیڈر سے جڑتا ہے۔
60 ٹیوبوں کے لیے سنگل-ہیڈر ڈیزائن تکنیکی طور پر بڑے ہیڈر ڈائی میٹرز کے ساتھ قابل عمل ہیں لیکن 15-25% بہاؤ کی مختلف حالتوں کو متعارف کراتے ہیں، جس سے سب سے زیادہ بھوک والی ٹیوبوں میں کنڈینسیٹ فلڈ کا خطرہ ہوتا ہے۔ ہیڈر کی گنتی کو کم کرنے سے لاگت کی بچت خراب تقسیم کی کارکردگی کے جرمانے سے زیادہ ہے۔
200 ٹیوبوں سے زیادہ والے بہت بڑے ایکسچینجرز کے لیے، ایک کئی گنا نظام بھاپ کو متعدد ذیلی-ہیڈروں میں تقسیم کرتا ہے۔ کئی گنا بڑے پیمانے پر بھاپ کے بہاؤ کو سنبھالتا ہے، اور ہر ذیلی-ہیڈر قابل انتظام تعداد میں ٹیوبوں کو فیڈ کرتا ہے۔ یہ درجہ بندی کا طریقہ کسی بھی پیمانے پر تقسیم کے معیار کو برقرار رکھتا ہے۔
خلاصہ
ٹیوب کا شمار فی ہیڈر ملٹی-پاس PTFE ہیٹ ایکسچینجرز میں بھاپ کی تقسیم کی یکسانیت کو براہ راست کنٹرول کرتا ہے۔ فی ہیڈر 10-30 ٹیوبوں کی تجویز کردہ رینج، بھاپ کے دباؤ اور ٹیوب کے قطر پر منحصر ہے، بہاؤ کے تغیر کو 5% سے کم تک محدود کرتی ہے اور بھوک لگی ہوئی ٹیوبوں میں کنڈینسیٹ کے سیلاب کو روکتی ہے۔ متعدد چھوٹے ہیڈر تقسیم کے معیار اور تھرمل کارکردگی میں ایک بڑے ہیڈر کو پیچھے چھوڑ دیتے ہیں۔
ہیڈر کا مناسب سائز، محتاط کنڈینسیٹ ہیڈر ڈیزائن کے ساتھ مل کر، اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ PTFE بنڈل میں موجود ہر ٹیوب ہیٹ ٹرانسفر ڈیوٹی میں مکمل حصہ ڈالے۔ ایک سے زیادہ ہیڈرز کی معمولی اضافی لاگت سرد مقامات اور سیلاب زدہ ٹیوبوں کے خاتمے کے ذریعے وصول کی جاتی ہے۔
PTFE ہیٹ ایکسچینجر ہیڈر ڈیزائن کے لیے انجینئرنگ کی سفارشات مطلوبہ ہیٹ ڈیوٹی، بھاپ کے دباؤ، ٹیوب کی وضاحتیں، اور ہیڈر کی جگہ پر جسمانی رکاوٹوں کو جمع کرانے پر دستیاب ہیں۔
