【साप्ताहिक विषय】2016.1.13~2016.1.20: डबल-शेल प्रकार के हीट एक्सचेंजरों के फायदे एवं नुकसान पर चर्चा?
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हीट एक्सचेंज क्षेत्र की लोकप्रियता बढ़ाने हेतु, यहाँ “साप्ताहिक विषय” नामक कार्यक्रम आयोजित किया जाता है। इसके द्वारा तकनीकी आदान-प्रदान का माहौल बेहतर बनाया जाता है, साथ ही उपयोगकर्ताओं को आर्थिक पुरस्कार भी दिए जाते हैं। 【साप्ताहिक विषय】 डबल-चैनल ट्यूब-एंड-केस प्रकार के हीट एक्सचेंजरों में, फ्लोटिंग-हेड प्रकार के हीट एक्सचेंजरों एवं फिक्स्ड-ट्यूबप्लेट प्रकार के हीट एक्सचेंजरों के फायदों/नुकसानों के अलावा, इनमें और कौन-से विशेष फायदे/नुकसान हैं? उम्मीद है कि सभी लोग अपने विचार व्यक्त करेंगे। हम सामग्री की गुणवत्ता के आधार पर सभी को अंक देकर प्रोत्साहित करेंगे। सभी के समर्थन के लिए धन्यवाद।
इसका लाभ यह है कि डबल-शेल प्रणाली के उपयोग से निवेश में बचत होती है, शेल-प्रवाह की गति बढ़ जाती है, एवं ऊष्मा-आदान-प्रदान की प्रक्रिया भी ब； नुकसान यह है कि शेल-चैनल सीलिंग प्लेटों को अच्छी तरह से डिज़ाइन किया जाना आवश्यक है; उनमें अच्छी लचीलापन क्षमता होनी चाहिए। अन्यथा, इससे शेल-चैनल में मौजूद तरल पदार्थों में शॉर्ट-सर्किट हो सकता है, जिससे ऊष्मा-आ
फिक्स्ड-ट्यूब-प्लेट हीट एक्सचेंजर के लाभ: इसकी संरचना सरल है, इसे बनाना आसान है; समान ट्यूब-बंडलों की स्थिति में इसके केस का आंतरिक व्यास सबसे कम होता है, एवं ट्यूबों को व्यवस्थित करना भी आसान है। नुकसान: शेल पथ की यांत्रिक सफाई संभव नहीं है; शेल पथ की जाँच करना कठिन है। जब खोल एवं पाइपों के बीच कोई तापमान-संतुलन उपकरण न हो, तो बड़ा तापमान-तनाव उत्पन्न होता है। ऐसी स्थिति में तापमान-तनाव को कम करने हेतु एक्सपेंशन जोइंट या वेवड ट्यूब जैसे उपकरणों का उपयोग आवश्यक होता है। फ्लोटिंग हेड टाइप एक्सचेंजर के लाभ: इसमें तापमान-संबंधी तनाव उत्पन्न नहीं होता; फ्लोटिंग हेड को अलग किया जा सकता है, पाइपों को आसानी से निकाला या डाला जा सकता है; इससे मरम्मत एवं सफाई आसान हो जाती है। नुकसान: इसकी संरचना काफी जटिल है; ऑपरेशन के दौरान फ्लोटिंग हेड की सीलिंग स्थिति की जाँच करना कठिन है।
डबल-केस प्रणाली के उपयोग से, एक ही आवरण 2 छोटे आवरणों के बराबर कार्य करता है; इससे आवरणों पर होने वाला निवेश कम हो जाता है। साथ ही, इससे उपकरणों का आकार बड़ा किया जा सकता है, जिससे निवेश और भी कम हो जाता है।
डबल-पास एक्सचेंजर, सिंगल-पास एक्सचेंजर की तुलना में, उच्च ऊष्मा-विनिमय दक्षता, कम जगह की आवश्यकता, हल्का वजन, एवं निवेश में बचत जैसे लाभ प्रदान करता है। डिज़ाइन में हल करने योग्य प्रमुख समस्याएँ हैं – डबल-चैनल एक्सचेंजर में उपयोग होने वाली विभाजन प्लेटों का सीलिंग, उनकी मजबूती, एवं उनकी स्थापना। ； इसके अलावा, डबल-चैनल एक्सचेंजर के ट्यूब की समकेंद्रता भी महत्वपूर्ण है
1. शेल-ट्यूब प्रकार के हीट एक्सचेंजर, विभिन्न प्रकार के हीटरों, कूलरों, कंडेंसरों, वाष्पीकरण उपकरणों, एवं बहु-माध्यम हीट एक्सचेंजरों में उपयोग में आते हैं। लेकिन कम दबाव एवं कम तापमान की स्थितियों में, आमतौर पर अन्य प्रकार के हीट एक्सचेंजर ही उपयोग में आते हैं; क्योंकि ऐसे उपकरण अधिक कॉम्पैक्ट होते हैं।
2. डिस्असेम्बलेबल प्लेट प्रकार के हीट एक्सचेंजर, 150 डिग्री से अधिक न होने वाले तापमान, एवं 1.6 MPa से अधिक न होने वाले दबाव वाले हीटरों, कूलरों, कंडेंसरों, ऑयल कूलरों, एवं वॉटर-टू-वॉटर हीट एक्सचेंजरों में उपयोग में आते हैं। इसका ऊष्मा संचरण गुणांक उच्च है, एवं इसका आयतन कम 3. ब्रेज़िंग-वाले प्लेट-टाइप एक्सचेंजरों का उपयोग 250 डिग्री से अधिक तापमान एवं 3.5 MPa से अधिक दबाव वाले वातावरण में कंडेंसर, एवापोरेटर, ऑयल कूलर/ऑयल हीटर, एवं गैस कूलरों में किया जाता है।
2. डिस्असेम्बलेबल प्लेट प्रकार के हीट एक्सचेंजर, 150 डिग्री से अधिक न होने वाले तापमान, एवं 1.6 MPa से अधिक न होने वाले दबाव वाले हीटरों, कूलरों, कंडेंसरों, ऑयल कूलरों, एवं वॉटर-टू-वॉटर हीट एक्सचेंजरों में उपयोग में आते हैं। इसका ऊष्मा संचरण गुणांक उच्च है, एवं इसका आयतन कम 3. ब्रेज़िंग-वाले प्लेट-टाइप एक्सचेंजरों का उपयोग 250 डिग्री से अधिक तापमान एवं 3.5 MPa से अधिक दबाव वाले वातावरण में कंडेंसर, एवापोरेटर, ऑयल कूलर/ऑयल हीटर, एवं गैस कूलरों में किया जाता है।
डबल-केस प्रणाली के उपयोग से, एक ही आवरण 2 छोटे आवरणों के बराबर कार्य करता है; इससे आवरणों पर होने वाला निवेश कम हो जाता है। साथ ही, इससे उपकरणों का आकार बड़ा किया जा सकता है, जिससे निवेश और भी कम हो जाता है।
1. ऊष्मा-आदान की दक्षता में वृद्धि।
2. तरल पदार्थों में जमाव/कोक बनने की समस्याओं को ध्यान में रखते हुए, एक्सचेंजर की बाहरी सतह पर तरल पदार्थ की गति उचित होनी आवश्यक है। डबल-शेल एक्सचेंजरों में, ट्यूबों की बाहरी सतह पर ऊष्मा-आदान का गुणांक ही ऊष्मा-आदान प्रक्रिया को नियंत्रित करने वाला महत्वपूर्ण कारक होता है; क्योंकि ऐसी संरचनाओं में तरल पदार्थ की गति आसानी से बढ़ाई जा सकती है।
2. तरल पदार्थों में जमाव/कोक बनने की समस्याओं को ध्यान में रखते हुए, एक्सचेंजर की बाहरी सतह पर तरल पदार्थ की गति उचित होनी आवश्यक है। डबल-शेल एक्सचेंजरों में, ट्यूबों की बाहरी सतह पर ऊष्मा-आदान का गुणांक ही ऊष्मा-आदान प्रक्रिया को नियंत्रित करने वाला महत्वपूर्ण कारक होता है; क्योंकि ऐसी संरचनाओं में तरल पदार्थ की गति आसानी से बढ़ाई जा सकती है।
1. शुद्ध विपरीत-प्रवाह वाले हीट एक्सचेंजर, ट्यूब-शेल प्रकार के हीट एक्सचेंज 2. डबल-चैनल ट्यूब-शेल टाइप के हीट एक्सचेंजरों में, शेल चैनल में प्रवाहित होने वाले तरल पदार्थ को अशांत प्रवाह प्राप्त करने हेतु कम गति ही पर्याप्त होती है; इससे शेल चैनल में प्रवाहित होने वाले तरल पदार्थ का संवहनी ऊष्मा हस्तांतरण गुणांक बढ़ जाता है। 3. चूँकि इसमें दबाव-ह्रास, समान विनिमय क्षेत्र वाले हीट एक्सचेंजरों की तुलना में कहीं अधिक होता है; इसलिए ऐसे मामलों में जहाँ दबाव-ह्रास संबंधी मानदंड कड़े होते हैं, इसका उपयोग कम ही किया जाता है।
मेरे पास भी ऐसा ही एक है; इसका सीलिंग भाग अक्सर लीक करता है, इसे ठीक करना मुश्किल है। इसे तो केवल मरम्मत के समय ही ठीक रखा जा सकता है।
मेरे पास भी ऐसा ही एक है; इसका सीलिंग भाग अक्सर लीक करता है, इसे ठीक करना मुश्किल है। इसे तो केवल मरम्मत के समय ही ठीक रखा जा सकता है।
इस उपकरण की मुख्य विशेषता यह है कि बाहरी हिस्सा निरंतर है, जबकि आंतरिक हिस्सा अनिरंतर है। बाहरी हिस्से में घुमावदार स्पाइरल आकार की बैरियर प्लेटें हैं, जबकि आंतरिक हिस्से में धनुषाकार आकार की बैरियर प्लेटें हैं। यह नया हीट एक्सचेंजर, ऊष्मा-आदान-प्रदान संबंधी बाधाओं को कम करता है; इसके कारण पारंपरिक ट्यूब-शेल आधारित हीट एक्सचेंजरों की तुलना में ऊष्मा-आदान-प्रदान की दक्षता लगभग 8.3% तक बढ़ जाती है। साथ ही, इससे उद्यमों की लागत में कोई व पारंपरिक धनुषाकार बायपास प्लेट वाले हीट एक्सचेंजरों में कई कमियाँ हैं; जैसे – शेल साइड पर दबाव में वृद्धि, कई “मृत क्षेत्र” होने के कारण पर्याप्त ऊष्मा-आदान न होना, लीकेज एवं साइड फ्लो होने की संभावना, तथा तरल पदार्थ के क्षैतिज झटकों के कारण ट्यूब बंडल में कंपन होना, जिससे हीट एक्सचेंजर का जीवनकाल कम हो जाता है। पड़ोसी बायपास प्लेटों के बीच के त्रिकोणाकार क्षेत्रों में लीकेज बहुत अधिक होता है; इस कारण समान प्रवाह दर पर ऊष्मा हस्तांतरण की दर अन्य प्रकार के हीट एक्सचेंजरों की तुलना में कम हो जाती है। कम ऊष्मा-आदान क्षमता, इसकी शक्तियों को पूरी तरह उपयोग में लाने में बाधा बन रही है। सर्पिल बायपास प्लेट वाले हीट एक्सचेंजर, आर्क आकार की बायपास प्लेट वाले हीट एक्सचेंजरों की कमियों को काफी हद तक कम कर देते हैं। इनमें बाहरी हिस्से में पूरी तरह से निरंतर सर्पिल आकार की बायपास प्लेटें होती हैं, जबकि आंतरिक हिस्से में आर्क आकार या गैर-निरंतर आकार की बायपास प्लेटें होती हैं। यह न केवल बाहरी सतह पर प्रवाही को यथासंभव सर्पिलाकार रूप में बहने में मदद करता है, जिससे प्रवाह में आने वाला प्रतिरोध कम हो जाता है एवं लीकेज भी कम हो जाता है; बल्कि यह आंतरिक सतह के स्थान का भी पूरा उपयोग करने में मदद करता है। इससे प्रसंस्करण प्रक्रिया आसान हो जाती है, एवं एक्सचेंजर की संरचना भी अधिक संकीर्ण हो जाती है। संयुक्त द्वि-चरणीय सर्पिल बाधा-प्लेट वाले ट्यूब-शेल आधारित हीट एक्सचेंजरों, एवं धनुषाकार बाधा-प्लेट वाले ट्यूब-शेल आधारित हीट एक्सचेंजरों के सिमुलेशन डेटा से पता चलता है कि संयुक्त द्वि-चरणीय सर्पिल बाधा-प्लेट वाले ट्यूब-शेल आधारित हीट एक्सचेंजरों में, विभिन्न निरंतर सर्पिल चक्रों के दौरान वेग-वितरण लगभग समान ही रहता है। निरंतर सर्पिल प्रवाह, निश्चित कोण पर हीट एक्सचेंज ट्यूबों पर दबाव डालता है; इससे हीट एक्सचेंज सीमा-परत कमजोर हो जाती है। आंतरिक केस चैनल में प्रवाह होने वाले तरल का क्षेत्रफल कम हो जाता है, जिससे तरल की गति में वृद्धि हो ज आर्क-शेप्ड बायपास एक्सचेंजरों में प्रवाह हेतु ऐसे क्षेत्र मौजूद होते हैं, जहाँ तरल पदार्थ का प्रवाह लगातार वापस मुड़ जाता है। इन क्षेत्रों में स्थानीय रूप से उच्च तापमान होता है; इस कारण ऊष्मा मुख्य प्रवाह के साथ आदान-प्रदान नहीं हो पाती। इसी कारण तरल पदार्थ का तापमान समान नहीं रहता।
यदि उपकरण को उचित तरीके से डिज़ाइन किया जाए, तो डबल-शेल प्रणाली में दक्षता काफी अधिक होती है।
द्विपरती संरचना, तापमान में परिवर्तन को संभव बनाने में सहायक है; इससे दो उपकरणों को श्रृंखलाबद्ध रूप से उपयोग
इसका लाभ यह है कि डबल-शेल प्रणाली के उपयोग से निवेश में बचत होती है, शेल-प्रवाह की गति बढ़ जाती है, एवं ऊष्मा-आदान-प्रदान की प्रक्रिया भी ब； नुकसान यह है कि शेल-चैनल सीलिंग प्लेटों को अच्छी तरह से डिज़ाइन किया जाना आवश्यक है; उनमें अच्छी लचीलापन क्षमता होनी चाहिए। अन्यथा, इससे शेल-चैनल में मौजूद तरल पदार्थों में शॉर्ट-सर्किट हो सकता है, जिससे ऊष्मा-आ
फिक्स्ड-ट्यूब-प्लेट टाइप के हीट एक्सचेंजर मुख्य रूप से आवरण, ट्यूब-प्लेट, ट्यूब-सेट, ऊपरी ढक्कन (जिसे “सीलिंग” भी कहा जाता है) आदि घटकों से मिलकर बने होते हैं। गोलाकार आवरण के अंदर, समानांतर पाइपों का समूह होता है; इन पाइपों के दोनों सिरों को वेल्डिंग या फुलिंग विधि से पाइप-प्लेटों से जोड़ा जाता है। दोनों पाइप-प्लेटों को बाहरी पाइपों से सीधे वेल्ड किया जाता है। इनपुट/आउटपुट पाइपों वाला ऊपरी ढक्कन, बोल्टों की मदद से आवरण के दोनों सिरों पर लगे फ्लैंजों से जुड़ा रहता है। इसकी विशेषता यह है कि इसकी संरचना सरल होती है; इसमें कोई शेल-साइड सीलिंग नहीं होती। एक ही शेल के अंदर अधिकतम संख्या में पाइप लग सकते हैं। बायपास की मात्रा न्यूनतम होती है। पाइपों को किसी भी संख्या में वर्गीकृत किया जा सकता है। चूँकि दोनों पाइप-प्लेटें आपस में पाइपों द्वारा ही सहारा प्राप्त करती हैं, इसलिए विभिन्न प्रकार के ट्यूब-शेल एक्सचेंजरों में इसकी पाइप-प्लेटें सबसे पतली होती हैं, एवं इसकी लागत भी सबसे कम होती है। इसी कारण इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस तरह के हीट एक्सचेंजरों के नुकसान यह हैं कि इनकी बाहरी सतहों की सफाई मुश्किल होती है, एवं इनमें तापमान-संबंधी तनाव भी मौज जब ठंडे एवं गर्म तरल पदार्थों के बीच औसत तापमान-अंतर बहुत अधिक होता है, या खोलने वाले भाग एवं ऊष्मा-संचरण नलियों की सामग्रियों का विस्तार-गुणांक आपस में बहुत अलग होता है, तो ऊष्मा-तनाव सामग्री की अनुमेय सीमा से अधिक हो जाता है। ऐसी स्थिति में खोलने वाले भाग पर विस्तार-संयोजक लगाना आवश्यक हो जाता है। विस्तार-संयोजक की मजबूती की सीमाओं के कारण, खोलने वाले भाग में दबाव बहुत अध ऐसे हीट एक्सचेंजर, उन स्थितियों में उपयुक्त होते हैं, जहाँ दो माध्यमों के बीच तापमान अंतर कम होता है; या फिर तापमान अंतर अधिक होने पर भी शेल चैनल में दबाव कम होता है, एवं शेल चैनल में मौजूद माध्यम स्वच्छ होता है, ताकि उसमें जमाव न हो
डबल-पैसेज ट्यूब-एन्क्लोजर प्रकार के हीट एक्सचेंजरों में, फ्लोटिंग-हेड प्रकार के हीट एक्सचेंजरों एवं फिक्स्ड-ट्यूब-प्लेट प्रकार के हीट एक्सचेंजरों के फायदों एवं नुकसानों के अलावा, इनका एक उल्लेखनीय फायदा यह है कि इनमें ऊ； इससे उपकरणों की संख्या एवं धातु की खपत कम हो जाती है (जिससे उपकरणों एवं भूमि पर होने वाला निवेश भी कम हो जाता है)। प्रमुख कमियाँ: शेल प्रक्रिया में दबाव-ह्रास लगभग 4 गुना बढ़ जाता है। ； शेल प्रोसेस में, सेपरेटर वाले हिस्सों में सीलिंग पैचों से लीकेज होने की स ； शेल-प्रोसेस हाउजिंग के निर्माण में समकेंद्रता एवं वृत्ताकारता के मान बहुत उच्च होन
मैं यहाँ सीखने आया हूँ… कुछ भी चिपकाने/कॉपी करने की आवश्यकता नहीं है… ताकि किसी को अतिरिक्त नंबर कम न किए जाएँ।