सूखापन अंश जो भाप की गुणवत्ता को परिभाषित करता है
130 डिग्री पर दबावयुक्त बीम रंगाई मशीन चलाने वाली एक उच्च तापमान रंगाई सुविधा 8 बार पर एक केंद्रीय बॉयलर से भाप प्राप्त करती है, जो 170 डिग्री का संतृप्त तापमान प्रदान करती है। भाप को एक पाइपिंग नेटवर्क के माध्यम से वितरित किया जाता है जिसमें कई सौ मीटर पाइप, कई वाल्व और इन्सुलेशन शामिल होते हैं जो क्षतिग्रस्त या गायब हो सकते हैं।
बॉयलर आउटलेट पर भाप की गुणवत्ता आमतौर पर 0.98–0.99 है। जैसे ही भाप पाइपिंग नेटवर्क के माध्यम से यात्रा करती है, यह पर्यावरण में गर्मी खो देती है, और कुछ वाष्प संघनित हो जाती है। घनीभूत बूंदों के रूप में भाप के साथ कंडेनसेट ले जाया जाता है, और शुष्कता का अंश कम हो जाता है। हीट एक्सचेंजर इनलेट पर, पाइपिंग की लंबाई और इन्सुलेशन स्थिति के आधार पर, सूखापन अंश 0.92–0.96 हो सकता है।
फंसी हुई घनीभूत बूंदें गर्मी हस्तांतरण को दो तरह से प्रभावित करती हैं। बूंदें ट्यूब की सतह से टकराती हैं और स्थानीयकृत शीतलन का कारण बनती हैं, जिससे थर्मल तनाव पैदा होता है। बूंदें भाप की प्रभावी गुप्त ऊष्मा को भी कम कर देती हैं, क्योंकि तरल भाग आगे संघनित होने पर गुप्त ऊष्मा नहीं छोड़ता है। इसका परिणाम कम ताप अंतरण दर और समान ताप भार के लिए अधिक भाप खपत है।
शुष्कता अंश का ताप स्थानांतरण प्रभाव
भाप पक्ष पर गर्मी हस्तांतरण गुणांक संक्षेपण तंत्र पर निर्भर करता है। सूखी भाप के साथ, संक्षेपण फिल्म के अनुसार होता है, और गर्मी हस्तांतरण गुणांक उच्च होता है, आमतौर पर 5,000-10,000 W/m²·K। गीली भाप के साथ, फंसी हुई बूंदें घनीभूत फिल्म को बाधित करती हैं और अधिक जटिल गर्मी हस्तांतरण व्यवस्था बनाती हैं। गर्मी हस्तांतरण गुणांक कम है, आमतौर पर 3,000-6,000 W/m²·K।
निचला भाप -साइड फिल्म गुणांक समग्र थर्मल प्रतिरोध को बढ़ाता है और समग्र गर्मी हस्तांतरण गुणांक को कम करता है। 0.0032 m²·K/W की ट्यूब दीवार प्रतिरोध और 1,000 W/m²·K की प्रक्रिया {3}साइड फिल्म गुणांक वाले PTFE हीट एक्सचेंजर के लिए, शुष्क भाप के साथ समग्र गुणांक लगभग 230 W/m²·K है। गीली भाप के साथ, समग्र गुणांक लगभग 210 W/m²·K तक गिर जाता है, जो 9% की कमी है।
समग्र गुणांक में कमी के लिए समान ताप भार प्रदान करने के लिए उच्च भाप प्रवाह दर या उच्च भाप तापमान की आवश्यकता होती है। उच्च भाप प्रवाह दर से भाप की खपत और परिचालन लागत बढ़ जाती है।
कम शुष्कता अंश पर वॉटर हैमर जोखिम
पानी का हथौड़ा भाप की कम गुणवत्ता का सबसे गंभीर परिणाम है। जब सूखापन अंश 0.90 से नीचे चला जाता है, तो फंसा हुआ कंडेनसेट पाइपिंग और हीट एक्सचेंजर के निचले बिंदुओं में जमा हो सकता है। जब भाप का वेग बढ़ता है, तो संचित कंडेनसेट को उच्च गति से सिस्टम के माध्यम से धकेल दिया जाता है और ट्यूब शीट, ट्यूब सपोर्ट से टकराता है और ट्यूब समाप्त हो जाती है।
प्रभाव बल भाप के स्थिर दबाव से कई गुना अधिक हो सकता है, और यह पीटीएफई घटकों को यांत्रिक क्षति पहुंचा सकता है। ट्यूब से - ट्यूब शीट के जोड़ विशेष रूप से कमजोर होते हैं क्योंकि वे ऐसे स्थान होते हैं जहां ट्यूब बाधित होती हैं और तनाव की सघनता सबसे अधिक होती है।
उच्च तापमान वाली रंगाई सेवा में, रंगाई मशीनों के रुक-रुक कर चलने से वॉटर हैमर का जोखिम बढ़ जाता है। जब कोई मशीन चालू की जाती है, तो भाप वाल्व तेजी से खुलता है, और भाप का वेग अचानक बढ़ जाता है। अचानक वेग बढ़ने से संचित कंडेनसेट हीट एक्सचेंजर के माध्यम से निकल सकता है और पानी के हथौड़े का कारण बन सकता है।
ट्यूब दीवार क्षरण प्रभाव
घनीभूत बूंदें ट्यूब की दीवार के क्षरण की दर को भी प्रभावित करती हैं। बूंदें ट्यूब की सतह से टकराती हैं और स्थानीयकृत शीतलन का कारण बनती हैं, जिससे थर्मल तनाव पैदा होता है। बूंदों के टकराने से बार-बार होने वाली थर्मल साइकिलिंग से पीटीएफई ट्यूब की दीवार में थकान पैदा हो सकती है।
टकराव कंडेनसेट की सुरक्षात्मक परत को भी हटा देता है जो आम तौर पर ट्यूब की सतह को कवर करती है। कंडेनसेट परत को हटाने से पीटीएफई भाप और कंडेनसेट रसायन के संपर्क में आ जाता है, जिसमें बॉयलर जल उपचार से संक्षारक प्रजातियां शामिल हो सकती हैं।
संघनन भार के साथ क्षरण दर बढ़ जाती है। 0.95 का सूखापन अंश 0.98 के सूखापन अंश की तुलना में उच्च गिरावट दर उत्पन्न करता है, अन्य सभी कारक समान होते हैं।
प्रदर्शन पर सूखापन अंश के प्रभाव की मात्रा निर्धारित करना
निम्न तालिका 8 बार भाप के साथ 130 डिग्री पर उच्च तापमान रंगाई सेवा में पीटीएफई हीट एक्सचेंजर के लिए विभिन्न सूखापन अंशों पर गर्मी हस्तांतरण प्रदर्शन और पानी के हथौड़ा जोखिम का सारांश देती है।
| सूखापन अंश | स्टीम-साइड फिल्म गुणांक | कुल मिलाकर गुणांक | भाप की खपत में वृद्धि | जल हथौड़ा जोखिम | ट्यूब दीवार क्षरण दर |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.99 | 8,000 W/m²·K | 235 W/m²·K | आधारभूत | बहुत कम | बहुत कम |
| 0.97 | 6,500 W/m²·K | 225 W/m²·K | +4% | कम | कम |
| 0.95 | 5,000 W/m²·K | 210 W/m²·K | +12% | मध्यम | मध्यम |
| 0.92 | 3,800 W/m²·K | 195 W/m²·K | +21% | उच्च | उच्च |
| 0.90 | 3,000 W/m²·K | 180 W/m²·K | +31% | बहुत ऊँचा | बहुत ऊँचा |
| 0.85 | 2,200 W/m²·K | 160 W/m²·K | +47% | चरम | चरम |
भाप की खपत में वृद्धि 0.99 शुष्कता अंश मामले की तुलना में समान ताप भार देने के लिए आवश्यक अतिरिक्त भाप प्रवाह है। जल हथौड़ा जोखिम और ट्यूब दीवार क्षरण दर घनीभूत भार और टकराव ऊर्जा के आधार पर गुणात्मक मूल्यांकन हैं।
डिज़ाइन विशेषताएँ जो कम भाप गुणवत्ता को कम करती हैं
कई डिज़ाइन सुविधाएँ कम भाप गुणवत्ता के प्रभावों को कम करती हैं।
भाप विभाजक.हीट एक्सचेंजर के अपस्ट्रीम में स्थापित एक स्टीम सेपरेटर फंसे हुए कंडेनसेट बूंदों को हटा देता है और सूखापन अंश को बढ़ाता है। विभाजक आमतौर पर एक केन्द्रापसारक या बाफ़ल प्रकार का उपकरण होता है जिसका आकार भाप प्रवाह दर के लिए होता है।
वाष्पीय जाल।हीट एक्सचेंजर आउटलेट पर उचित आकार का स्टीम ट्रैप शेल में जमा होने वाले कंडेनसेट को हटा देता है। सबसे कम शुष्कता अंश पर घनीभूत भार के लिए जाल का आकार होना चाहिए।
गुरुत्वाकर्षण जल निकासी.हीट एक्सचेंजर को स्टीम इनलेट से कंडेनसेट आउटलेट तक निरंतर नीचे की ओर ढलान के साथ स्थापित किया जाना चाहिए। निम्न बिंदुओं से बचना चाहिए जहां घनीभूत जमा हो सकता है।
इंपिंगमेंट प्लेट.स्टीम इनलेट के विपरीत एक इंपिंगमेंट प्लेट स्टीम जेट और प्रवेशित बूंदों के प्रभाव को अवशोषित करती है। प्लेट ट्यूब शीट की रक्षा करती है और ट्यूब के सिरों को पानी के हथौड़े से होने वाली क्षति से बचाती है।
इंसुलेटेड पाइपिंग.भाप पाइपिंग को इंसुलेट करने से गर्मी का नुकसान और संक्षेपण दर कम हो जाती है। शुष्कता अंश में कमी को न्यूनतम करने के लिए इन्सुलेशन को अच्छी स्थिति में बनाए रखा जाना चाहिए।
भाप वाल्व का धीमा खुलना।शुरुआत में भाप वाल्व को धीरे-धीरे खोलने से भाप के वेग में वृद्धि और पानी के हथौड़े का खतरा कम हो जाता है। वार्मअप के लिए धीमी गति से खुलने वाला वाल्व या बायपास व्यवस्था की सिफारिश की जाती है।
भाप गुणवत्ता नियंत्रण विकल्पों की तुलना करना
निम्न तालिका उच्च तापमान रंगाई सेवा में पीटीएफई हीट एक्सचेंजर के लिए विभिन्न भाप गुणवत्ता नियंत्रण विकल्पों की प्रभावशीलता और लागत का सारांश देती है।
| नियंत्रण विकल्प | सूखापन अंश सुधार | पूंजीगत लागत | वार्षिक परिचालन लागत | वॉटर हैमर जोखिम में कमी | लौटाने की अवधि |
|---|---|---|---|---|---|
| कोई नियंत्रण नहीं | आधारभूत | $0 | $0 | आधारभूत | लागू नहीं |
| भाप विभाजक | +0.03 से +0.05 | $8,000–15,000 | $500–1,000 | 60–80% | 12-24 महीने |
| बेहतर इन्सुलेशन | +0.02 से +0.04 | $5,000–12,000 | $200–500 | 40–60% | 12-36 महीने |
| गुरुत्वाकर्षण जल निकासी | +0.01 से +0.02 | $2,000–5,000 | $0 | 30–50% | 6-18 महीने |
| इंपिंगमेंट प्लेट | कोई परिवर्तन नहीं होता है | $1,500–3,000 | $0 | 50–70% | 6-12 महीने |
| धीमी गति से खुलने वाला वाल्व | कोई परिवर्तन नहीं होता है | $1,000–2,500 | $0 | 40–60% | 3-9 महीने |
| संयुक्त विभाजक और इन्सुलेशन | +0.05 से +0.08 | $12,000–25,000 | $700–1,500 | 80–95% | 12-30 महीने |
पेबैक अवधि की गणना भाप की खपत में कमी और वॉटर हैमर जोखिम में कमी के आधार पर की जाती है। संयुक्त विभाजक और इन्सुलेशन विकल्प अधिकांश अनुप्रयोगों में सबसे बड़ा सुधार और सबसे कम भुगतान अवधि प्रदान करता है।
उच्च तापमान रंगाई सेवा के लिए विशिष्टता पैरामीटर
उच्च तापमान रंगाई सेवा के लिए पीटीएफई हीट एक्सचेंजर निर्दिष्ट करने वाले उपकरण इंजीनियरों को आपूर्तिकर्ता के साथ निम्नलिखित मापदंडों की पुष्टि करनी चाहिए।
भाप का दबाव और तापमान.भाप आपूर्ति दबाव और संतृप्त तापमान निर्दिष्ट करें।
भाप शुष्कता अंश.हीट एक्सचेंजर इनलेट पर अपेक्षित सूखापन अंश निर्दिष्ट करें।
भाप प्रवाह दर.डिज़ाइन भाप प्रवाह दर और अपेक्षित सीमा निर्दिष्ट करें।
ताप भार.ताप भार और अपेक्षित सीमा निर्दिष्ट करें।
भाप विभाजक.निर्दिष्ट करें कि क्या भाप विभाजक प्रदान किया गया है और आवश्यक शुष्कता अंश में सुधार किया गया है।
वाष्पीय जाल।स्टीम ट्रैप प्रकार और आकार मानदंड निर्दिष्ट करें।
गुरुत्वाकर्षण जल निकासी.हीट एक्सचेंजर ओरिएंटेशन और जल निकासी पथ निर्दिष्ट करें।
इंपिंगमेंट प्लेट.निर्दिष्ट करें कि इंपिंगमेंट प्लेट प्रदान की गई है या नहीं।
इन्सुलेशन.भाप पाइपिंग के लिए इन्सुलेशन आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करें।
हीट एक्सचेंजर डिजाइन के साथ भाप की गुणवत्ता का मिलान
भाप की गुणवत्ता उच्च तापमान रंगाई सेवा के लिए पीटीएफई हीट एक्सचेंजर में गर्मी हस्तांतरण प्रदर्शन, पानी के हथौड़ा जोखिम और ट्यूब दीवार गिरावट दर को प्रभावित करती है। 0.95 से नीचे का सूखापन अंश भाप की खपत को 12% से अधिक बढ़ा देता है और वॉटर हैमर का जोखिम बढ़ा देता है। 0.90 से नीचे का सूखापन अंश भाप की खपत को 31% से अधिक बढ़ा देता है और अत्यधिक जल हथौड़ा जोखिम पैदा करता है।
भाप पृथक्करण, इन्सुलेशन और गुरुत्वाकर्षण जल निकासी के संयोजन के माध्यम से सूखापन अंश 0.95 से ऊपर बनाए रखा जाना चाहिए। स्टीम सेपरेटर सबसे प्रभावी एकल उपाय है, और यह आम तौर पर कम भाप की खपत और कम रखरखाव के माध्यम से 12-24 महीनों के भीतर अपनी पूंजीगत लागत का भुगतान करता है।
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर विकल्पों का मूल्यांकन करने वाली उच्च तापमान रंगाई सुविधाओं के लिए, भाप की गुणवत्ता को खरीद दस्तावेजों में निर्दिष्ट किया जाना चाहिए और कमीशनिंग पर सत्यापित किया जाना चाहिए। निर्माता द्वारा प्रदान किए गए डिफ़ॉल्ट कॉन्फ़िगरेशन में कम भाप गुणवत्ता के प्रावधान शामिल नहीं हो सकते हैं, और परिणामस्वरूप वॉटर हैमर क्षति समय से पहले विफलता का कारण बन सकती है।
उपकरण इंजीनियर और खरीद विशेषज्ञ उच्च तापमान रंगाई या अन्य भाप {{1} गर्म सेवा के लिए पीटीएफई हीट एक्सचेंजर विनिर्देशों का मूल्यांकन करते हुए भाप दबाव, भाप सूखापन अंश, भाप प्रवाह दर, गर्मी भार और भाप गुणवत्ता नियंत्रण प्रावधानों को कवर करते हुए एक डिजाइन समीक्षा का अनुरोध कर सकते हैं ताकि यह पुष्टि की जा सके कि इकाई वास्तविक भाप स्थितियों और सुविधा के संचालन प्रोफ़ाइल से मेल खाती है।
