आसवन एवं ऊष्मा-आदान हेतु आवश्यक क्षेत्रफल से संबंधित प्र
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मैं एक नया कर्मचारी हूँ, और कीटनाशक उद्योग में काम करता हूँ। हाल ही में मुझे निम्नलिखित समस्या का सामना करना पड़ा: यदि किसी आसवन यंत्र की आसवन दर 150 किग्रा/घंटा है, तो उस आसवन यंत्र का ऊष्मा-आदान क्षेत्रफल ज्ञात करना आवश्यक है। व्यक्तिगत रूप से मुझे लगता है कि इसमें कई पैरामीटरों की कमी है। लेकिन चूँकि मैं एक नया व्यक्ति हूँ, इसलिए मुझे कोई दिशा-निर्देश नहीं मिल रहे हैं। कृपया आप सभी कुछ सलाह दें… क्या वर्तमान पैरामीटरों के आधार पर ही ऊष्मा-आदान क्षेत्रफल ज्ञात किया जा सकता है? यदि ऐसा संभव न हो, तो और कौन-कौन से पैरामीटरों की आवश्यकता होगी?
आसवन की मात्रा एवं ऊष्मा-आदान हेतु आवश्यक सतह क्षेत्र के बीच कोई अनिवार्य संबंध है क्या? क्या इस बारे में जानना आवश्यक है – जैसे कि आसवित की जा रही सामग्री की संरचना, उपयोग किया जा रहा ऊष्मा स्रोत आदि?
सबसे पहले, किसी माध्यम को किसी अन्य तापमान तक गर्म करने हेतु आवश्यक ऊष्मा की गणना निम्नलिखित सूत्र से की जाती है:
Q = m*Cp1*(तरल का उबलने का तापमान – t1) + m*r + m*Cp2*(t2 – तरल का उबलने का तापमान)
यहाँ, ‘m’ वाष्पीकरण हुए पदार्थ की मात्रा है; ‘Cp1’ तरल अवस्था की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता है; ‘r’ वाष्पीकरण हेतु आवश्यक ऊष्मा है; ‘Cp2’ गैस अवस्था की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता है; ‘t1’ इनपुट तापमान है, एवं ‘t2’ आउटपुट तापमान है। 2. दूसरे, वाष्पीकरण कुंड में प्राप्त होने वाली ऊष्मा, माध्यम में प्राप्त होने वाली ऊष्मा के बराबर होनी चाहिए। इस संबंध के आधार पर, Q_कुंड = Q_माध्यम होता है। Q_कुंड, निम्नलिखित कारकों पर निर्भर है – ऊष्मा स्रोत की स्थिति (तापमान, स्थान, वितरण), ऊष्मा स्थानांतरण दक्षता, एवं ऊष्मा स्थानांतरण क्षेत्रफल। आवश्यक मान पहले से ही निर्धारित हैं; Q_कुंड की गणना के लिए एक्सचेंजर डिज़ाइन या बॉयलर डिज़ाइन का उपयोग किया जा सकता है। एक बात और… जब अन्य मान स्थिर रहते हैं, तो Q_कुंड, आम तौर पर ऊष्मा स्थानांतरण क्षेत्रफल के समानुपाती होता है।
Q = m*Cp1*(तरल का उबलने का तापमान – t1) + m*r + m*Cp2*(t2 – तरल का उबलने का तापमान)
यहाँ, ‘m’ वाष्पीकरण हुए पदार्थ की मात्रा है; ‘Cp1’ तरल अवस्था की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता है; ‘r’ वाष्पीकरण हेतु आवश्यक ऊष्मा है; ‘Cp2’ गैस अवस्था की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता है; ‘t1’ इनपुट तापमान है, एवं ‘t2’ आउटपुट तापमान है। 2. दूसरे, वाष्पीकरण कुंड में प्राप्त होने वाली ऊष्मा, माध्यम में प्राप्त होने वाली ऊष्मा के बराबर होनी चाहिए। इस संबंध के आधार पर, Q_कुंड = Q_माध्यम होता है। Q_कुंड, निम्नलिखित कारकों पर निर्भर है – ऊष्मा स्रोत की स्थिति (तापमान, स्थान, वितरण), ऊष्मा स्थानांतरण दक्षता, एवं ऊष्मा स्थानांतरण क्षेत्रफल। आवश्यक मान पहले से ही निर्धारित हैं; Q_कुंड की गणना के लिए एक्सचेंजर डिज़ाइन या बॉयलर डिज़ाइन का उपयोग किया जा सकता है। एक बात और… जब अन्य मान स्थिर रहते हैं, तो Q_कुंड, आम तौर पर ऊष्मा स्थानांतरण क्षेत्रफल के समानुपाती होता है।