मिश्रण, रासायनिक प्रतिक्रियाओं और गर्मी हस्तांतरण के लिए उपयोग किए जाने वाले बफ़ल्ड टैंकों में {{0}बफ़ल और टैंक की दीवार के बीच की जगह एक प्रवाह बाईपास चैनल बनाती है। यदि इस चैनल में पीएफए हीटर रखा गया है, तो हीटर के पार प्रवाह वेग गर्मी हस्तांतरण को बनाए रखने और स्थानीय ओवरहीटिंग को रोकने के लिए पर्याप्त होना चाहिए। जल सेवा में पीएफए हीटरों के लिए न्यूनतम प्रवाह बाईपास वेग 0.3-0.5 मीटर/सेकेंड है ताकि पीएफए सतह का तापमान सामान्य वाट घनत्व (3-5 डब्ल्यू/सेमी²) पर थोक तरल पदार्थ के 10 डिग्री के भीतर रखा जा सके। दी गई बाफ़ल रिक्ति (बाफ़ल किनारे और टैंक की दीवार के बीच का अंतर) के लिए, हीटर के व्यास का चयन किया जाना चाहिए ताकि हीटर के चारों ओर बाईपास चैनल का क्रॉस अनुभागीय क्षेत्र वेग बनाए रखने के लिए पर्याप्त बड़ा हो। नियम: हीटर OD बफ़ल गैप चौड़ाई के 50% से कम या उसके बराबर होना चाहिए। 100 मिमी बफ़ल गैप के लिए, अधिकतम हीटर OD 50 मिमी है। 50 मिमी के अंतर के लिए, अधिकतम हीटर OD 25 मिमी है। बड़े हीटर प्रवाह को अवरुद्ध कर देते हैं, जिससे वेग कम हो जाता है और अत्यधिक गर्मी पैदा होती है।
प्रवाह बाईपास वेग गणना
बफ़ल गैप में वेग v=Q / A है, जहां Q एजिटेटर या रीसर्क्युलेशन पंप से वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर है, और A हीटर द्वारा कब्जा नहीं किए गए गैप का क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है। कुल गैप चौड़ाई W है, हीटर OD D है, और टैंक की ऊंचाई H है (पूरी तरह से जलमग्न मानी गई है)। मुक्त क्षेत्र A_मुक्त=(W - D) × H. यदि D, W के पास पहुंचता है, A_मुक्त क्षेत्र शून्य के करीब पहुंचता है, तो वेग नाटकीय रूप से गिर जाता है। v को 0.3 m/s से अधिक या उसके बराबर बनाए रखने के लिए, A_free को Q/0.3 से अधिक या उसके बराबर होना चाहिए। Q=0.05 m³/s (3 m³/min), H=2 m प्रदान करने वाले आंदोलक वाले एक विशिष्ट टैंक के लिए, A_free=0.05 / 0.3=0.167 m² आवश्यक है। फिर (W - D) × 2=0.167, तो W - D=0.0835 मी=83.5 मिमी। यदि W=150 मिमी, अधिकतम D=150 - 83.5=66.5 मिमी. 65 मिमी हीटर काम करेगा। यदि W=100 मिमी, अधिकतम D=100 - 83.5=16.5 मिमी-एक बहुत छोटा हीटर। इस मामले में, हीटर को बाफ़ल गैप में नहीं रखा जा सकता है; इसे स्थानांतरित किया जाना चाहिए.
प्राकृतिक संवहन टैंकों (कोई पंप नहीं, कोई आंदोलनकारी नहीं) के लिए, प्रवाह वेग उछाल द्वारा उत्पन्न होता है। हीटर के साथ अधिकतम वेग वृद्धि लगभग v=√(2 × g × × ΔT × L) है, जहां g =9.81 m/s², थर्मल विस्तार गुणांक (पानी के लिए 0.0004/ डिग्री) है, ΔT हीटर की सतह और बल्क (10 डिग्री) के बीच तापमान अंतर है, और L हीटर की लंबाई (1 मीटर) है। v=√(2 × 9.81 × 0.0004 × 10 × 1)=√(0.0785)=0.28 मी/से-न्यूनतम पर। कोई भी प्रतिबंध जो इस वेग को कम करता है, ओवरहीटिंग का जोखिम उठाता है। प्राकृतिक संवहन के लिए, चोकिंग से बचने के लिए हीटर का व्यास बाफ़ल गैप चौड़ाई के 30% से कम या उसके बराबर होना चाहिए।
हीटर व्यास बनाम बाफ़ल गैप चयन तालिका
| बफ़ल गैप चौड़ाई (मिमी) | प्रवाह प्रकार | न्यूनतम आवश्यक वी (एम/एस) | वी के लिए अधिकतम हीटर ओडी (मिमी) न्यूनतम से अधिक या उसके बराबर | अनुशंसित हीटर ओडी (मिमी) | टिप्पणियाँ |
|---|---|---|---|---|---|
| 50 | मजबूर (पंप, आंदोलनकारी) | 0.3 | 25 | 20–25 | चुस्त लेकिन व्यवहार्य |
| 50 | प्राकृतिक संवहन | 0.25 | 15 | 12–16 | बहुत छोटा हीटर |
| 75 | मजबूर | 0.3 | 40 | 32–38 | अच्छा |
| 75 | प्राकृतिक | 0.25 | 22 | 20–25 | स्वीकार्य |
| 100 | मजबूर | 0.3 | 58 | 50 | मानक |
| 100 | प्राकृतिक | 0.25 | 30 | 25 | ठीक है |
| 125 | मजबूर | 0.3 | 83 | 75 | बड़ा हीटर संभव |
| 150 | मजबूर | 0.3 | 108 | 100 | बड़े टैंकों के लिए विशिष्ट |
| 200 | मजबूर | 0.3 | 158 | 150 | एकाधिक हीटर फिट हो सकते हैं |
बफ़ल गैप में ओवरसाइज़्ड हीटर के परिणाम
यदि हीटर का व्यास बफ़ल गैप के लिए बहुत बड़ा है (मजबूर प्रवाह के लिए D > 0.6 × W, प्राकृतिक संवहन के लिए D > 0.3 × W), तो तीन समस्याएं होती हैं:
प्रवाह में ठहराव: वेग 0.2 मीटर/सेकेंड से नीचे चला जाता है। ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक h 500-1,000 W/m²·K से घटकर 100-300 W/m²·K हो जाता है। निरंतर वाट घनत्व के लिए, पीएफए सतह का तापमान 20-50 डिग्री तक बढ़ जाता है।
स्थानीयकृत अति ताप: सबसे गर्म बिंदु हीटर के डाउनस्ट्रीम की तरफ (वेक में) है। अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम के बीच तापमान का अंतर 20-30 डिग्री तक पहुंच सकता है, जिससे असमान थर्मल तनाव पैदा होता है।
त्वरित स्केलिंग: कम वेग से बुलबुले और कण हीटर से चिपक जाते हैं, जिससे स्केल और बायोफिल्म बनते हैं। पैमाना गर्मी हस्तांतरण को और कम कर देता है, जिससे एक सकारात्मक फीडबैक लूप बनता है।
बफ़ल गैप में एक बड़े आकार के हीटर का फ़ील्ड निरीक्षण एक अलग पैटर्न दिखाता है: पीएफए नीचे की तरफ पीला या भूरा होता है, जिसमें सफेद स्केल जमा होता है। ऊपरी भाग सामान्य दिखाई दे सकता है। यदि यह पैटर्न देखा जाता है, तो गैप के लिए हीटर बहुत बड़ा है।
गैप बहुत छोटा होने पर इंस्टालेशन विकल्प
यदि आवश्यक हीटर का व्यास बफ़ल गैप के लिए अधिकतम स्वीकार्य से अधिक है, तो इन विकल्पों पर विचार करें:
हीटर को स्थानांतरित करें: हीटर को टैंक के केंद्र में (बैफल्स से दूर) या रीसर्क्युलेशन लूप में माउंट करें। सेंटर माउंटिंग में अक्सर बाफ़ल गैप की तुलना में प्रवाह वेग अधिक होता है।
कई छोटे हीटरों का उपयोग करें: एक 50 मिमी हीटर के बजाय, दो 25 मिमी हीटर का उपयोग करें। कुल सतह क्षेत्र (और शक्ति) समान हो सकता है, लेकिन प्रत्येक छोटे हीटर में कम प्रवाह प्रतिबंध होता है।
बफ़ल गैप बढ़ाएँ: यदि टैंक डिज़ाइन अनुमति देता है, तो बफ़ल को हिलाकर या बफ़ल किनारों को ट्रिम करके डब्ल्यू बढ़ाएं। अंतर में 25 मिमी जोड़ने से 50 मिमी हीटर की अनुमति मिलती है जहां पहले केवल 32 मिमी फिट होता था।
एक प्रवाह त्वरक जोड़ें: स्थानीय वेग बढ़ाने के लिए बैफ़ल गैप में एक छोटा एडक्टर या जेट नोजल स्थापित करें। नोजल कुछ पंप ऊर्जा की खपत करता है लेकिन गर्मी हस्तांतरण को बहाल करता है।
फ़ील्ड उदाहरण
5,000 लीटर के मिश्रण टैंक में 80 मिमी का बाफ़ल गैप था। संयंत्र ने 63 मिमी पीएफए हीटर (अंतराल का 79%) स्थापित किया। प्रवाह वेग (मापा गया) 0.12 मीटर/सेकेंड था। हीटर 3 महीने के भीतर बढ़ गया, और पीएफए सतह का तापमान 70 डिग्री पानी में 115 डिग्री (45 डिग्री वृद्धि) तक पहुंच गया। प्लांट ने इसे बैफल के दोनों ओर रखे गए दो 25 मिमी हीटर (कुल बिजली समान) से बदल दिया। प्रत्येक हीटर के चारों ओर वेग 0.35 मीटर/सेकेंड था। स्केलिंग कम हो गई, सतह का तापमान 85 डिग्री तक गिर गया, और हीटर का जीवन 6 महीने से 5 साल तक बढ़ गया। दो हीटरों (2 × {23%),000) की लागत एक 63 मिमी हीटर ($800) से अधिक थी, लेकिन लंबे जीवन और कम डाउनटाइम के कारण 18 महीनों के भीतर भुगतान वापस मिल गया।
निष्कर्ष: हीटर ओडी फोर्स्ड फ्लो के लिए 0.5 × बैफल गैप से कम या उसके बराबर
बैफल गैप में स्थापित पीएफए हीटर के लिए, हीटर व्यास का चयन करें जैसे कि ओडी मजबूर प्रवाह (पंप या उत्तेजित) के लिए 0.5 × बैफल गैप चौड़ाई (डब्ल्यू) से कम या बराबर हो, और प्राकृतिक संवहन के लिए ओडी 0.3 × डब्ल्यू से कम या उसके बराबर हो। यह 0.3 मीटर/सेकेंड (मजबूर) या 0.25 मीटर/सेकेंड (प्राकृतिक) के न्यूनतम प्रवाह बाईपास वेग को बनाए रखने के लिए पर्याप्त मुक्त क्षेत्र सुनिश्चित करता है। बड़े आकार के हीटर प्रवाह को अवरुद्ध करते हैं, जिससे कम वेग, उच्च सतह तापमान, त्वरित स्केलिंग और समय से पहले विफलता होती है। अंतर को मापें, अधिकतम स्वीकार्य OD की गणना करें और तदनुसार चयन करें। यदि आवश्यक OD सीमा से अधिक है, तो हीटर को स्थानांतरित करें या कई छोटे हीटरों का उपयोग करें। बाफ़ल गैप प्रवाह के लिए है, न कि सबसे बड़े संभावित हीटर को भरने के लिए। अंतराल का सम्मान करें, हीटर का आकार बनाएं, प्रवाह बनाए रखें। आपका हीटर वर्षों की सेवा के लिए आपको धन्यवाद देगा।
