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हमारी कंपनी की नई परियोजना में, एक अम्लीय अभिक्रिया टैंक में तापमान बहुत अधिक है। प्रक्रिया के अनुसार, आधे घंटे के भीतर इस टैंक में मौजूद पदार्थ का तापमान 90 डिग्री से घटाकर लगभग 75 डिग्री करना आवश्यक है। टैंक में मौजूद पदार्थ की मात्रा 25 घन मीटर है। प्रबंधन ने टाइटेनियम से बने कूलिंग coils का उपयोग करने का निर्णय लिया है; कूलिंग हेतु पानी सिस्टम में मौजूद कूलिंग टॉवर से ही लिया जाएगा। पानी का आउटलेट तापमान 42 डिग्री एवं इनलेट तापमान 37 डिग्री है। कृपया बताइए कि कूलिंग coils का चयन कैसे किया जाए, इसकी गणना कैसे की जाए? साथ ही, कूलिंग हेतु आवश्यक पानी का प्रवाह दर कितना होना चाहिए?
ऊष्मा संचरण हेतु आवश्यक क्षेत्रफल की गणना करने हेतु, बस पाइप
ऊष्मा संचरण से संबंधित दो मूलभूत समीकरण हैं। सबसे पहले, ऊष्मा संचरण की मात्रा की गणना की जाती है; अर्थात् तरल पदार्थ के तापमान को कम करने हेतु कितनी ऊष्मा आवश्यक है। इसकी गणना Q = c·m·Δt से की जाती है। यहाँ, ‘c’ विशिष्ट ऊष्मा है; इसके लिए पानी का मान लिया जा सकता है, क्योंकि पानी की विशिष्ट ऊष्मा सबसे अधिक होती है। ‘m’ द्रव का द्रव्यमान है, एवं Δt = 90 – 75°C है। गणना के बाद प्राप्त ऊष्मा मात्रा के आधार पर, Q = K·A·Δtm समीकरण का उपयोग करके आवश्यक ऊष्मा संचरण क्षेत्रफल A की गणना की जाती है। ‘K’ के मान के लिए, सर्पिल ट्यूब एक्सचेंजरों में प्रयोग होने वाले K मानों में से एक छोटा मान लिया जाता है। ‘Δtm’ लॉगरिदमिक औसत तापमान अंतर है; वास्तव में यह विपरीत दिशा में प्रवाह होने वाले तरलों के लिए होता है, लेकिन इसे समान दिशा में प्रवाह होने वाले तरलों के लिए भी लिया जा सकता है। ऐसा करने से प्राप्त मान पर्याप्त रहता है। A की गणना करने के बाद, चुने गए टाइटेनियम ट्यूबों के व्यास के आधार पर आवश्यक ट्यूबों की लंबाई की गणना की जा सकती है। इसके बाद, रिएक्शन टैंक की विशेषताओं के आधार पर यह तय किया जा सकता है कि ट्यूबों को कितनी बार लपेटना है, एवं कैसे लपेटना है।