ایک کیمیکل ٹینک میں ہیٹر کی کافی طاقت ہو سکتی ہے اور پھر بھی یکساں درجہ حرارت تک پہنچنے کے لیے جدوجہد کر سکتا ہے۔ ایک عام وجہ کے ارد گرد ناکافی مائع گردش ہےPTFE وسرجن ہیٹر.
جب گرم مائع ٹینک سے گزرنے کے بجائے ہیٹر کی سطح کے قریب رہتا ہے تو درجہ حرارت کے میلان تیار ہوتے ہیں۔ کنٹرولر ہدف کے درجہ حرارت کی اطلاع دے سکتا ہے جبکہ سرد علاقے پروسیس ٹینک میں کہیں اور رہتے ہیں۔
کیمیائی آلات کے لیے، ہیٹر کے انتخاب اور مائع کی نقل و حرکت کو اس لیے ایک تھرمل-ڈیزائن کا مسئلہ سمجھا جانا چاہیے۔
حرارت کو ہیٹر سے دور ہونا چاہیے۔
ایک وسرجن ہیٹر اپنی فعال سطح پر برقی توانائی کو حرارتی توانائی میں تبدیل کرتا ہے۔ اس کے بعد ارد گرد کے مائع کو اس حرارت کو دور لے جانا چاہیے۔
ایک آسان حرارت-کی منتقلی کا تعلق ہے:
Q=hAΔT
کہاںQگرمی کو منتقل کیا جاتا ہے،hمؤثر حرارت-منتقلی قابلیت ہے،Aحرارتی سطح کا علاقہ ہے، اورΔTحرارتی سطح اور ارد گرد کے مائع کے درمیان درجہ حرارت کا فرق ہے۔
مائع کی گردش کو متاثر کرتا ہے۔h. جب ہیٹر کے ارد گرد بہاؤ کمزور ہوتا ہے، تو تھرمل باؤنڈری کی تہہ موٹی ہو سکتی ہے اور حرارت کی منتقلی کم موثر ہو سکتی ہے۔
ہیٹر اب بھی متوقع برقی طاقت استعمال کر سکتا ہے، لیکن ٹینک کے اندر درجہ حرارت کی تقسیم ناہموار ہو سکتی ہے۔
قدرتی نقل و حمل ہمیشہ کافی نہیں ہوتا ہے۔
جب ہیٹر کے قریب مائع گرم ہو جاتا ہے، تو اس کی کثافت بدل سکتی ہے اور قدرتی نقل و حرکت شروع ہو سکتی ہے۔ یہ پمپ کے بغیر گردش پیدا کرسکتا ہے۔
تاہم، قدرتی نقل و حمل کی تاثیر کا انحصار سیال کی خصوصیات، درجہ حرارت کے فرق، ٹینک جیومیٹری، ہیٹر کی سمت بندی، اور چپکنے والی پر ہے۔
ایک گہرے ٹینک میں ایک کم-واسکوسیٹی مائع نسبتاً آسانی سے گردش کر سکتا ہے۔ ایک مرتکز یا چپچپا کیمیائی محلول مختلف طریقے سے برتاؤ کر سکتا ہے۔
یہی وجہ ہے کہ ایک ہیٹر جو ایک کیمیائی حمام میں اچھی کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے اس سے خود بخود دوسرے حمام میں مختلف سیال خصوصیات کے ساتھ ایک ہی درجہ حرارت کی یکسانیت کی توقع نہیں کی جا سکتی۔
مکینیکل سرکولیشن تھرمل ماحول کو تبدیل کرتا ہے۔
پمپ، مشتعل، اور عمل کا بہاؤ حرارتی سطح کے ارد گرد مائع کی نقل و حرکت کو نمایاں طور پر بڑھا سکتا ہے۔
اہم غور صرف برائے نام پمپ بہاؤ کی شرح نہیں ہے۔ ہیٹر کے ارد گرد بہاؤ کی سمت اور مقامی رفتار بھی اہمیت رکھتی ہے۔
مثال کے طور پر، واپسی کی لائن ٹینک کے ایک طرف کے قریب مضبوط گردش پیدا کر سکتی ہے جبکہ مخالف سمت کو نسبتاً ساکت چھوڑ دیتی ہے۔
اسی طرح، ایک مضبوط ڈسچارج اسٹریم کے سامنے براہ راست نصب ایک ہیٹر کو کم-بہاؤ والے کونے میں رکھے ہوئے دوسرے ہیٹر سے بہت مختلف حرارت-منتقلی کے حالات کا سامنا کرنا پڑ سکتا ہے۔
لہٰذا ہیٹر کے مقام کا سرکولیشن پیٹرن کے ساتھ مل کر جائزہ لیا جانا چاہیے۔
ہیٹر کی پوزیشن گردش کو متاثر کر سکتی ہے۔
A PTFE وسرجن ہیٹرٹینک کی دیوار کے بہت قریب نصب اس کی حرارتی سطح کے کچھ حصے کے ارد گرد مائع کی نقل و حرکت کو محدود کر سکتا ہے۔
اندرونی پائپ اور ساختی اجزاء اسی طرح کے مردہ زون بنا سکتے ہیں۔
ایک کمپیکٹ ٹینک کے لیے، کئی جہتوں کا جائزہ لیا جانا چاہیے:
ہیٹر-سے-وال کلیئرنس
ہیٹر-سے-نیچے کی کلیئرنس
اندرونی پائپنگ سے فاصلہ
سرکولیشن آؤٹ لیٹس سے فاصلہ
ورک پیس لوڈنگ ایریاز سے فاصلہ
فعال حرارتی حصے کی واقفیت
مقصد یہ ہے کہ غیر ضروری بہاؤ کی پابندیاں پیدا کیے بغیر فعال سطح کے ارد گرد مناسب مائع کا تبادلہ برقرار رکھا جائے۔
حرارتی علاقہ اور گردش ایک ساتھ کام کرتے ہیں۔
ایک مثالی 12 کلو واٹ حرارتی ضرورت پر غور کریں۔
| حرارتی انتظام | طاقت | فعال علاقہ | گرمی کا اوسط بہاؤ | گردش کی حالت |
|---|---|---|---|---|
| کمپیکٹ زون | 12 کلو واٹ | 0.60 m² | 20 kW/m² | کمزور |
| تقسیم شدہ زون | 12 کلو واٹ | 1.20 m² | 10 kW/m² | اعتدال پسند |
| تقسیم شدہ زون | 12 کلو واٹ | 1.20 m² | 10 kW/m² | مضبوط |
اوسط گرمی کا بہاؤ اس سے شمار کیا جاتا ہے:
q = P/A
یہ اعداد و شمار عالمگیر آپریٹنگ حدود کے بجائے مثالی ہیں۔
موازنہ ظاہر کرتا ہے کہ اکیلے طاقت ہی تھرمل کارکردگی کو کیوں بیان نہیں کرتی ہے۔ وہی 12 کلو واٹ حرارتی علاقے اور مائع کی نقل و حرکت کے لحاظ سے مختلف آپریٹنگ حالات پیدا کر سکتا ہے۔
ناقص گردش درجہ حرارت کے کنٹرول کو بگاڑ سکتی ہے۔
فرض کریں کہ درجہ حرارت کا سینسر ٹینک کے کنویں-ملے ہوئے حصے میں رکھا گیا ہے جب کہ ہیٹر کم-بہاؤ والے علاقے میں بیٹھا ہے۔
سینسر آہستہ آہستہ ہدف کے درجہ حرارت تک پہنچ سکتا ہے، جس کی وجہ سے کنٹرولر زیادہ دیر تک حرارت برقرار رکھتا ہے۔ دریں اثنا، ہیٹر کے ارد گرد موجود مائع ناپے گئے بلک درجہ حرارت سے زیادہ گرم ہو سکتا ہے۔
مخالف صورت حال اس وقت بھی ہو سکتی ہے جب سینسر ایک مضبوط گردشی راستے کے قریب واقع ہو جبکہ دوسرا خطہ خراب طور پر ملا ہوا ہو۔
کئی پوائنٹس پر درجہ حرارت کی نقشہ سازی کمیشننگ کے دوران ان حالات کی شناخت میں مدد کر سکتی ہے۔
Viscosity گردش کو زیادہ اہم بناتا ہے۔
کیمیائی ارتکاز viscosity کو متاثر کر سکتا ہے۔ جیسے جیسے viscosity میں اضافہ ہوتا ہے، سیال کی نقل و حرکت زیادہ مشکل ہو جاتی ہے اور قدرتی نقل و حرکت کمزور ہو سکتی ہے۔
یہ مکینیکل گردش کی اہمیت کو بڑھا سکتا ہے، خاص طور پر جب کافی حرارتی طاقت کی ضرورت ہو۔
اس لیے اعلی viscosity کے ساتھ ایک عمل کو پانی کا استعمال کرتے ہوئے سائز نہیں کیا جانا چاہیے-جیسے گردش کے مفروضوں کی اصل سیال خصوصیات کی جانچ کیے بغیر۔
تھرمل ڈیزائن میں کثافت، viscosity، مخصوص گرمی کی صلاحیت، آپریٹنگ درجہ حرارت، اور گردش کے طریقہ کار پر ایک ساتھ غور کرنا چاہیے۔
انتخاب کے دوران گردش کا اندازہ کیسے لگایا جائے۔
سامان کی تفصیلات میں کئی عملی سوالات شامل کیے جا سکتے ہیں:
عام عمل کے بہاؤ کی شرح کیا ہے؟
مائع کہاں داخل ہوتا ہے اور ٹینک کو کہاں چھوڑتا ہے؟
کیا مکینیکل ایجی ٹیشن دستیاب ہے؟
ٹینک کے کن علاقوں میں گردش کمزور ہے؟
ہیٹر کہاں لگایا جائے گا؟
درجہ حرارت کہاں ماپا جائے گا؟
کیا درجہ حرارت یا ارتکاز کے ساتھ viscosity نمایاں طور پر تبدیل ہوتی ہے؟
یہ تفصیلات اس بات کا تعین کرنے میں مدد کرتی ہیں کہ آیا ایک تقسیم شدہ ہیٹنگ زون یا کئی چھوٹے زون زیادہ مناسب ہیں۔
طاقت بڑھانے سے پہلے گردش پر غور کیا جانا چاہیے۔
اگر کسی ٹینک میں درجہ حرارت کی یکسانیت خراب ہے تو صرف ہیٹر واٹج میں اضافہ بنیادی گردشی مسئلہ کو حل کیے بغیر مقامی تھرمل بوجھ کو بڑھا سکتا ہے۔
ایک بہتر طریقہ یہ ہے کہ حرارتی سطح کے رقبہ، ہیٹر کی پوزیشن، بہاؤ کی سمت، درجہ حرارت-سینسر کی جگہ، اور سیال کی خصوصیات کا ایک ساتھ جائزہ لیا جائے۔
کے لیےPTFE وسرجن ہیٹر، موثر حرارت کی منتقلی کا انحصار برقی ان پٹ سے زیادہ پر ہوتا ہے۔ مناسب مائع کی نقل و حرکت PTFE سطح سے حرارت کو عمل کے حجم میں منتقل کرنے میں مدد کرتی ہے اور نہانے کے زیادہ درجہ حرارت کی حمایت کرتی ہے۔
جب گردش محدود ہوتی ہے، ٹینک کی جیومیٹری بے قاعدہ ہوتی ہے، یا کیمیائی محلول میں زیادہ چپکنے والی ہوتی ہے، ایک حسب ضرورت ہیٹر کا انتظام اصل بہاؤ پیٹرن، فعال حرارتی علاقے، وسرجن کی گہرائی، اور ضروری عمل کے درجہ حرارت کے ارد گرد تیار کیا جا سکتا ہے۔
