शीतलन जल के निकासी तापमान से संबंधित जानकारी।
Thread Content
पोस्ट करने वाला व्यक्ति पावर प्लांट में टर्बाइनों के संचालन से सं विश्वविद्यालय में पढ़ते समय ही ऊष्मा संचरण संबंधी बुनिय हमेशा से एक ऐसी समस्या रही है, जिसे मेरे द्वारा सीखी गई जानकारी से समझा नहीं जा सकता। मैं चाहता हूँ कि कोई विद्वान इसका समाधान बताएं, ताकि हम सभी मिलकर इस पर चर्चा कर सकें। बिजली संयंत्रों में, चाहे वह कंडेंसर हो या कूलिंग ऑयलर, ऐसे सरल ऊष्मा-आदान उपकरणों की एक विशेषता यह है कि ठंडे पानी को निकालने से उसका तापमान बढ़ जाता है, और यह बढ़ोतरी काफी स्पष्ट भी होती है। स्कूल में पढ़ा था कि ऊष्मा-आदान की दर, तरल पदार्थ की गति, दोनों के बीच का तापमान-ांतर, क्षेत्रफल आदि से संबंधित होती है। यहाँ, शीतलन जल के निकास बिंदु पर थ्रोटलिंग करने से, शीतलन जल का प्रवाह-दर बदल जाता है; दूसरे शब्दों में, प्रवाह-दर में परिवर्तन हो जाता है, जैसे कि निकास द्वार को छोटा कर देने से। जब धारा कम हो जाती है, तो ऊष्मा-आदान प्रक्रिया निश्चित रूप से कमजोर हो जाती है। निकास तापमान क्यों बढ़ जाता है? इससे ऊष्मा-आदान प्रक्रिया प्रभावित होती है, जिसके कारण ऊष्मा-आदान की मात्रा कम हो जाती है। साथ ही, प्रवाह-दर भी कम हो जाती है। यहाँ दो चर हैं; ऐसे में तापमान से इसका संबंध कैसे निकाला जा सकता है? उम्मीद है कि कोई विशेषज्ञ इसकी व्याख्या करेंगे… जितना सरल होगा, उतना ही अच्छा होगा। सूत्रों की भी व्याख्या करना आवश्यक है… क्योंकि मुझे ऊष्मा-संचरण संबंधी ज्ञान बिल्कुल नहीं है। यह तो बहुत ही सरल घटना है; बस सिद्धांत रूप में यह पता नहीं है कि ऐसा क्यों होता है। कृपया मेरी मदद करके इसका विश्लेषण करें।
पहले यह कहना आवश्यक है कि, चक्रीय जल-तापमान में वृद्धि संबंधी आवश्यकताएँ डिज़ाइन के समय ही निर्धारित की जाती हैं; संचालन के दौरान भी ऐसा ही होता है। 8 डिग्री, 10 डिग्री का तापमान-वृद्धि स्तर, डिज़ाइन में प्रयोग होने वाले सामान्य मापदंड
इस पोस्ट को अंतिम बार wiseboy ने 2016-1-21 को 19:48 बजे संपादित किया। मान लीजिए कि पानी की विशिष्ट ऊष्मा Cp = 4.2 kJ/kg है, एवं पानी का प्रारंभिक तापमान t1 = 30°C है।
तब,
Q = w × Cp × (t2 – t1) = w × 4.2 × (t2 – 30)
**पहली स्थिति में:**
w1 = 10 kg/s, t2 = 40°C
Q1 = w1 × 4.2 × (t2 – 30) = 10 × 4.2 × (40 – 30) = 420 kJ/s
**जब प्रवाह-दर कम हो जाती है:**
w2 = 5 kg/s, t2 = 45°C
Q2 = w2 × 4.2 × (t2 – 30) = 5 × 4.2 × (45 – 30) = 315 kJ/s
तब,
Q = w × Cp × (t2 – t1) = w × 4.2 × (t2 – 30)
**पहली स्थिति में:**
w1 = 10 kg/s, t2 = 40°C
Q1 = w1 × 4.2 × (t2 – 30) = 10 × 4.2 × (40 – 30) = 420 kJ/s
**जब प्रवाह-दर कम हो जाती है:**
w2 = 5 kg/s, t2 = 45°C
Q2 = w2 × 4.2 × (t2 – 30) = 5 × 4.2 × (45 – 30) = 315 kJ/s
आपका मतलब है कि मैंने पहले भी इस विषय पर विचार किया था; मेरे विचार आपके विचारों के समान ही हैं। मेरा सवाल यह है कि, जब डेटा/ट्रैफिक कम हो जाता है, तो पानी का तापमान क्यों बढ़ जाता है? आपका मतलब यह है कि वास्तविक परिस्थितियों के आधार पर विचार करने पर, द्रव प्रवाह कम होने के कारण ऊष्मा-अदलान की मात्रा भी कम हो जाती है; अर्थात् Q1 > Q2। लेकिन द्रव प्रवाह में हुए परिवर्तन के कारण W1 > W2 होता है। मेरा सवाल यह है कि जब इनलेट तापमान समान ही रहता है, तो आउटलेट तापमान क्यों बढ़ जाता है? दूसरे शब्दों में, △T1 एवं △T2 के बीच का संबंध क्या है? आपके इस कथन के अनुसार, हालाँकि Q1 > Q2 एवं W1 > W2 है। लेकिन Q1/W1 < Q2/W2 है, इसलिए यह निष्कर्ष निकलता है कि △T1 < △T2। ऐसा लगता है कि यह स्पष्टीकरण तो उचित ही है; लेकिन मुझे यह स्पष्टीकरण थोड़ा अस्पष्ट लगता है। मैंने भी इस बारे में सोचा है… मुझे तो परिणाम तो पता है, लेकिन मैं तो केवल सैद्धांतिक समर्थन ही चाहता हूँ। आपके इस सैद्धांतिक स्पष्टीकरण का अर्थ तो यह है कि वास्तविक परिणामों के आधार पर ही सैद्धांतिक व्याख्या की जाए… और जब वास्तविक मान दिए ही न हों, तो ऐसी स्थिति में ही सैद्धांतिक विश्लेषण किया जा सकता है। केवल सैद्धांतिक ज्ञान से, बिना आंकड़ों के, कोई निष्कर्ष नहीं निकाला ज
ऊर्जा संरक्षण ही! इसकी शर्त यह है कि आपके ठंडा होने वाले पदार्थ का निकास तापमान स्थिर रहे, एवं प्रवाह दर भी स्थिर रहे; अर्थात् Q का मान स्थिर रहेगा। Q = w·cp·(t2 – t1)। अतः w1·△t1 = w2·△t2। चूँकि w1 > w2, इसलिए △t1 < △t2। दूसरे शब्दों में, जब प्रवाह दर कम होती है, तो तापमान में अंतर अधिक होता है।
यह तो सामान्य ही है। जब निकास द्वार छोटा कर दिया जाता है, या सर्कुलेशन पंप की गति को समायोजित किया जाता है (ये सभी छोटे-मोटे उपाय हैं), तो सर्कुलेशन पानी का तापमान बढ़ जाता है, जिससे ऊष्मा-आदान प्रक्रिया में सुधार होता है। आपने तो केवल प्रवाह-दर कम होने के बारे में ही सोचा है; लेकिन ऐसा करने से न केवल प्रवाह-दर कम होती है, बल्कि ऊष्मा-आदान हेतु आवश्यक समय भी बढ़ जाता है। लेकिन यह तो केवल छोटे पैमाने पर ही होने वाला प्रभाव है। ये सब तो अनुभवी लोग ही बताते हैं।
क्या इसे इस तरह समझा जा सकता है? मान लीजिए कि गर्म तरल पदार्थ से होने वाली ऊष्मा-अदला-बदली की दर स्थिर रहती है, अर्थात् निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा स्थिर रहती है। ऐसी स्थिति में, ठंडे तरल पदार्थ का प्रवाह कम हो जाता है, और इसका प्रभाव सीधे ही वापस आने वाले पानी के तापमान में वृद्धि के र
वास्तव में ऐसा नहीं है, क्योंकि ऊष्मा-अंतरण गुणांक, प्रवाह-गति से संबंधित होता है। इसलिए, जैसे ही प्रवाह-दर में परिवर्तन होता है, ठंडे पानी द्वारा ले जाया जाने वाली ऊष्मा में भी परिवर्तन हो जाता है जब प्रवाह-दर कम हो जाती है, तो वास्तविक शीतलन क्षमता कम हो जाती है; इसके कारण ऊष्मा भी कम मात्रा में ही निकल पाती है। थ्रोटलिंग से पहले एवं बाद में ऊष्मा-विनिमय की मात्रा अलग-अलग होती ह
यहाँ संरक्षण का नियम लागू नहीं होता; जब प्रवाह की मात्रा अधिक होती है, तो शीतलन प्रभाव अलग होता है, जबकि प्रवाह की मात्रा कम होती है, तो शीतलन प्रभाव भी अलग होता है। दूसरे शब्दों में, चक्रीय जल द्वारा अवशोषित की जाने वाली ऊष्मा में भिन्नता होती है; दोनों स्थितियों में Q का मान अलग-अलग होता है।
क्या यह नहीं होना चाहिए कि जितना अधिक पानी का प्रवाह होगा, उतना ही बेहतर शीतलन प्रभाव होगा? आपके द्वारा कहा गया “हीट एक्सचेंज प्रभाव”, वास्तव में “कूलिंग प्रभाव” ही होगा, है ना? ऊष्मा-विनिमय गुणांक, प्रवाह-गति से संबंधित होता है; कुछ निश्चित सीमा के भीतर। जितनी अधिक प्रवाह गति होगी, उतना ही बेहतर ऊष्मा-आदान जो मैंने आपको बताया, कि कम गति पर ही अच्छा ऊष्मा-विनिमय होता है… लेकिन यह तो उसके विपरीत ही
कितना पेशेवराना तरीका है! अभी और पुस्तकें पढ़नी होंगी!