हाई-फ्लो ट्यूब हीट एक्सचेंजरों के उपयोग संबंधी जानकार

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““हाई-फ्लो ट्यूब हीट एक्सचेंजर” नामकरण सही नहीं है। सामान्य तौर पर, जितनी अधिक मात्रा में कार्य संसाधित किए जाते हैं, उतनी ही अधिक “बैंडविड्थ” होती है; और इसकी कोई निश्चित सीमा नहीं है। इसलिए इस विषय का कोई मतलब ही नहीं है।

हाई-फ्लो ट्यूब हीट एक्सचेंजर, उबलने की प्रक्रिया में ऊष्मा संचरण को बढ़ाने हेतु उपयोग में आने वाला एक कुशल हीट इसकी मुख्य विशेषता यह है कि धातु से बने ट्यूब की बाहरी या आंतरिक सतह पर धातु से बनी छिद्रयुक्त परतें बनाई जाती हैं; इससे कम तापमान अंतर के बावजूद भी ऊष्मा का प्रभावी ढंग से स्थानांतरण संभव हो जाता है। इससे ऊर्जा का बेहतर उपयोग संभव होता है, एवं अपशिष्ट ऊष्मा का उत्सर्जन कम हो जाता है। इसका उपयोग तेल, रसायन उद्योग, धातुकर्म, बिजली उत्पादन, अतिरिक्त ऊष्मा के पुनर्उपयोग, समुद्री जल को शुद्ध करना, भू-तापीय ऊर्जा, समुद्री जल के तापमान अंतर से ऊर्जा उत्पादन आदि जैसे क्षेत्रों में व्यापक रू 1. उच्च-प्रवाह वाले ट्यूब थर्मल एक्सचेंजरों की विशेषताएँ: 1) उच्च-प्रवाह वाले ट्यूब थर्मल एक्सचेंजरों में ऊष्मा-हस्तांतरण गुणांक अधिक होता चूँकि उबाल हमेशा “बुलबुला-न्यूक्लियस उबाल” अवस्था में ही रहता है, इसलिए उबाल से होने वाला ऊष्मा-हस्तांतरण गुणांक, प्रकाश-नलियों की तुलना में 3 से 8 गुना अधिक होता है। इस कारण उबाल-संबंधी उपकरणों का कुल ऊष्मा-हस्तांतरण गुणांक काफी बढ़ ज 2) उच्च-प्रवाह वाले ट्यूब एक्सचेंजरों में ऊष्मा-स्थानांतरण हेतु आवश्यक तापमान- चूँकि तरल पदार्थ, पतली झिल्ली के रूप में ही ऊष्मा स्थानांतरित करता है एवं वाष्पीकृत होता है, इसलिए समान ऊष्मा-भार की स्थिति में ऊष्मा-स्थानांतरण हेतु आवश्यक ताप-ांतर, सामान्य सतहों की तुलना में केवल 1/4 से 1/7 ही होता है। 0.6–1.0℃ के ताप-ांतर पर ही उबाल शुरू हो जाता है। इसका उपयोग जैविक एवं औषधि इंजीनियरिंग में, उन पदार्थों के लिए भी किया जा सकता है, जिन्हें उच्च तापमान पर उबालना उ 3) उच्च-प्रवाह-दर वाले हीट एक्सचेंजरों में आवश्यक ऊष्मा-भार बहुत अधिक होता है। छिद्रयुक्त सतह वाली ट्यूबों पर आवश्यक ऊष्मा-भार, साधारण ट्यूबों की तुलना में 1.5–2.0 गुना अधिक होता है। 4) उच्च-प्रवाह वाले हीट एक्सचेंजरों में जमाव-रोधी क्षमता बहुत अच्छी होती है। चूँकि यह एक छिद्रयुक्त सतह वाली नली है, इसलिए इसमें तरल पदार्थ का प्रवाह, सामान्य नलियों की तुलना में 10–15 गुना अधिक होता है। बड़ी मात्रा में तरल पदार्थ का प्रवाह, हीट एक्सचेंज ट्यूबों की सतह को साफ रखने में मदद करता है; इस कारण ऐसी ट्यूबों में गंदगी जमने की संभावना कम होती है, एवं ये आसानी से जंग नहीं खातीं। 5) उच्च-प्रवाह वाले हीट एक्सचेंजरों का प्रदर्शन-मूल्य अनुपात बहुत अच्छा होता है। चूँकि ऊष्मा संचरण की दक्षता में वृद्धि हुई है, इसलिए उपकरणों का आकार कम हो गया है। इससे उपकरणों पर होने वाला निवेश कम हो गया, साथ ही उनके निर्माण हेतु आवश्यक लागत भी कम हो गई। इस प्रकार, इन उपकरणों का लाभ-अनुपात बेहतर हो गया है। हाई-फ्लो ट्यूब हीट एक्सचेंजर की संरचनात्मक विशेषताओं एवं ऊष्मा-संचरण प्रक्रियाओं के आधार पर, यह अनुमान लगाया जा सकता है कि इसका उपयोग किन स्थानों पर किया जा सकता है। 6) उबाल को बढ़ाना: उबाल के कारण होने वाली ऊष्मा-हस्तांतरण दर, ऊष्मा-हस्तांतरण सतह पर बुलबुले बनने की गति से सीधे संबंधित है। सामान्य ट्यूबों में, ऊष्मा-हस्तांतरण सतह पर बुलबुले बनने का कारण, सतह पर मौजूद दोष ही होते हैं। हाई-फ्लो ट्यूबों में, सामान्य हीट एक्सचेंज ट्यूबों की सतह पर कई सूक्ष्म छिद्रों एवं आपस में जुड़े हुए “सुरंगों” वाली एक पारगम्य धातु की पतली परत लगी होती है; इससे बड़ी संख्या में कृत्रिम वाष्पीकरण केंद्र बन जाते हैं, जिससे बुलबुलों के निर्माण की गति में काफी वृद्धि हो जाती है। आपस में जुड़े हुए छिद्रयुक्त स्तरों के कारण, जब बुलबुले बड़े होते हैं एवं बाहर निकलते हैं, तो सिफनिंग की प्रक्रिया के कारण स्थानीय तरल पदार्थ में हलचल बढ़ जाती है; इससे समग्र रूप से ऊष्मा स्थानांतरण होता है। साथ ही, सतह पर मौजूद छिद्रयुक्त परतें ऊष्मा संचरण के क्षेत्रफल को बढ़ा देती हैं; यही कारण है कि उच्च-प्रवाह वाली नलियाँ उबालने की प्रक्रिया में ऊष्मा संचरण को बेहतर बनाने में सहायक होती हैं। उबलने की प्रक्रिया में, तरल पदार्थ का अतितापन, चरण-परिवर्तन हेतु आवश्यक शर्तों में से एक है। सामान्य प्रकाश-ट्यूब एवं हीट-एक्सचेंज ट्यूबों की सतह की खुरदराहट कम होती है; इनमें बुलबुलों की वक्रता-त्रिज्या भी बहुत कम होती है। इसलिए ऐसी स्थितियों में बुलबुले बनने हेतु उच्च तापमान की आवश्यकता होती है। जबकि उच्च-प्रवाह वाली नलियों के उपयोग से उबाल होने हेतु आवश्यक अतितापमान कम हो जाता है; इससे बहुत कम दीवार-तापमान पर भी तीव्र आणविक उबाल हो सकता है। उबाल होने हेतु आवश्यक दीवार-तापमान, सामान्य नलियों की तुलना में केवल 1/7 से 1/8 ही होता है। पारंपरिक ऊष्मा-विनिमयकों के स्थान पर उच्च-प्रवाह वाली नलियों का उपयोग करना न केवल तकनीकी रूप से संभव है, बल्कि इससे ऊष्मा-स्थानांतरण की प्रक्रिया भी काफी बेहतर हो जाती है। जब ऊष्मा स्रोत के रूप में घनीकरण माध्यम का उपयोग किया जाता है, तो समान विशेषताओं वाले उच्च-प्रवाह-दर वाले ट्यूब आधारित ऊष्मा-अदला-बदली उपकरणों का कुल ऊष्मा-स्थानांतरण गुणांक, साधारण ट्यूब आधारित ऊष्मा-अदला-बदली उपकरणों की तुलना में 7) तीव्र संघनन – ग्रेगोरिग प्रभाव का उपयोग करके, ऊष्मा-आदान ट्यूबों की सतह पर बने दाँतेदार आकारों के कारण पतली फिल्मों का संघनन होता है; नीचे की खाँचों के माध्यम से तरल फिल्मों का प्रवाह तेज हो जाता है, जिससे तरल फिल्मों से होने वाला ऊष्मा-प्रतिरोध कम हो जाता है, एवं इस प्रकार तीव्र संघनन संभव हो पाता है। ऊर्ध्वाधर दाँतों के कारण ऊष्मा-आदान हेतु आवश्यक सतह क्षेत्र में वृद्धि हो जाती है; यह भी सतही छिद्रयुक्त, उच्च-प्रवाह-क्षमता वाली ट्यूबों के द्वारा घनीकरण प्रक्रिया को मजबूत