हाशिया प्रश्न
एक प्रोसेस इंजीनियर एक PTFE हीट एक्सचेंजर को 5,000 लीटर प्रति घंटे की नाममात्र उत्पादन दर पर 75 किलोवाट देने के लिए आकार देता है। परिकलित सतह क्षेत्रफल 9.2 वर्ग मीटर है। प्रश्न: इस परिकलित मूल्य में क्या मार्जिन जोड़ा जाना चाहिए?
बहुत कम मार्जिन, और जब चरम मांग के दौरान उत्पादन 6,000 लीटर प्रति घंटे तक बढ़ जाता है, या जब गर्मियों में ठंडे पानी का तापमान 5 डिग्री बढ़ जाता है, तो एक्सचेंजर तापमान बनाए नहीं रख सकता है। बहुत अधिक मार्जिन, और एक्सचेंजर शारीरिक रूप से आवश्यकता से अधिक बड़ा है, अत्यधिक टैंक मात्रा घेरता है और पूंजी लागत में वृद्धि करता है।
मार्जिन अनुमान नहीं है. यह प्रक्रिया की विशिष्ट परिवर्तनशीलता के आधार पर परिमाणित इंजीनियरिंग निर्णय है। परिवर्तनशीलता के तीन अलग-अलग स्रोत कुल मार्जिन आवश्यकता में योगदान करते हैं, और प्रत्येक का अलग से मूल्यांकन किया जाना चाहिए।
तीन मार्जिन घटक
उत्पादन थ्रूपुट परिवर्तनशीलता पहला घटक है। यदि चरम अभियानों के दौरान नाममात्र दर 5,000 लीटर/घंटा है और दस्तावेज़ में अधिकतम 6,000 लीटर/घंटा है, तो थ्रूपुट मार्जिन कारक 6,000/5, 000=1.20, या +20% है।
ठंडा करने या गर्म करने का माध्यम परिवर्तनशीलता दूसरा घटक है। यदि शीतकाल में 28 डिग्री पर तथा ग्रीष्म में 33 डिग्री तापमान पर शीतल जल की आपूर्ति की जाती है, तो लघुगणक माध्य तापमान अंतर कम हो जाता है। 55 डिग्री की आवश्यकता वाली प्रक्रिया के लिए, 28 डिग्री ठंडे पानी के साथ शीतकालीन एलएमटीडी 22 डिग्री हो सकता है, जबकि 33 डिग्री पानी के साथ ग्रीष्मकालीन एलएमटीडी 19 डिग्री है। गर्मियों में समान ताप शुल्क देने के लिए एक्सचेंजर क्षेत्र को एलएमटीडी के अनुपात में बढ़ाना चाहिए। मध्यम परिवर्तनशीलता कारक 22/19=1.16, या +16% है।
फाउलिंग भत्ता तीसरा घटक है। यद्यपि पीटीएफई गंदगी का प्रतिरोध करता है, सफाई अंतराल पर कुछ धीमी गति से संचय संभव है। 0.0002 m²·K/W का एक मामूली दूषण कारक प्रभावी U-मान को 8-12% तक कम कर देता है। फाउलिंग मार्जिन फैक्टर लगभग 1.10, या +10% है।
कुल मार्जिन व्यक्तिगत कारकों का उत्पाद है: 1.20 × 1.16 × 1.10=1.53, या नाममात्र गणना क्षेत्र पर 53% की वृद्धि। यह बड़ा लगता है, लेकिन प्रत्येक कारक प्रलेखित प्रक्रिया परिवर्तनशीलता द्वारा उचित है।
तालिका 1: सतह क्षेत्र मार्जिन गणना उदाहरण (75 किलोवाट नाममात्र शुल्क)
| मार्जिन घटक | आधार | कारक | संचयी क्षेत्रफल (वर्ग मीटर) |
|---|---|---|---|
| परिकलित क्षेत्र (नाममात्र) | 5,000 लीटर/घंटा, 28 डिग्री ठंडा पानी, साफ | 1.00 | 9.2 |
| थ्रूपुट मार्जिन | अधिकतम दर 6,000 लीटर/घंटा (+20% ताप भार) | 1.20 | 11.0 |
| कूलिंग मीडियम मार्जिन | ग्रीष्मकालीन जल 33 डिग्री (एलएमटीडी कमी) | 1.16 | 12.8 |
| फाउलिंग मार्जिन | 0.0002 m²·K/W दूषण प्रतिरोध | 1.10 | 14.1 |
| कुल निर्दिष्ट क्षेत्र | 1.53 | 14.1 |
टर्नडाउन क्षमता
53% मार्जिन वाला एक एक्सचेंजर सामान्य उत्पादन के दौरान आंशिक लोड पर काम करता है। भाप {{2}गर्दी वाले पीटीएफई एक्सचेंजर के लिए, आंशिक लोड संचालन भाप के दबाव को कम करके हासिल किया जाता है। कम भाप दबाव संतृप्ति तापमान को कम कर देता है, जिससे एलएमटीडी और ताप उत्पादन कम हो जाता है। एक्सचेंजर प्रक्रिया द्वारा मांग की जाने वाली गर्मी को वितरित करने के लिए स्वयं को नियंत्रित करता है, बशर्ते नियंत्रण प्रणाली ठीक से ट्यून की गई हो।
पीटीएफई एक्सचेंजर्स परिचालन संबंधी समस्याओं के बिना व्यापक मंदी को सहन करते हैं। कोई न्यूनतम भाप प्रवाह नहीं है जिसके नीचे संक्षारण होता है, जैसा कि धातु एक्सचेंजर्स के लिए होता है। कम भाप भार पर भी कंडेनसेट सामान्य रूप से निकल जाता है, बशर्ते कि स्टीम ट्रैप कंडेनसेट प्रवाह की पूरी श्रृंखला के लिए आकार का हो।
एक बड़े आकार के पीटीएफई एक्सचेंजर की टर्नडाउन क्षमता अनिवार्य रूप से अनंत है। एक्सचेंजर अपनी अधिकतम क्षमता के शून्य से नीचे किसी भी अंश पर स्थिर रूप से काम कर सकता है।
भविष्य में विस्तार भत्ता
भविष्य की क्षमता विस्तार के लिए स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट मार्जिन को परिचालन मार्जिन से अलग से प्रलेखित किया जाना चाहिए। संयंत्र की विस्तार योजनाओं के आधार पर भविष्य का विस्तार मार्जिन 20-50% हो सकता है। वर्तमान उत्पादन के लिए इस मार्जिन की आवश्यकता नहीं है, लेकिन क्षमता बढ़ने पर हीट एक्सचेंजर को बदलने से बचा जाता है।
विस्तार मार्जिन को एक्सचेंजर निर्माता को इस प्रकार सूचित किया जाना चाहिए, ताकि डिज़ाइन हेडर या कनेक्शन में संशोधन के बिना भविष्य के भाप प्रवाह और घनीभूत भार को समायोजित कर सके।
सारांश
वेरिएबल -थ्रूपुट सेवा में पीटीएफई हीट एक्सचेंजर के लिए सही सतह क्षेत्र मार्जिन थ्रूपुट परिवर्तनशीलता, हीटिंग/कूलिंग माध्यम परिवर्तनशीलता और फाउलिंग भत्ता के लिए व्यक्तिगत रूप से मूल्यांकन किए गए कारकों का उत्पाद है। एक सामान्य कुल मार्जिन नाममात्र गणना क्षेत्र से 30-60% ऊपर होता है।
पीटीएफई एक्सचेंजर्स परिचालन संबंधी समस्याओं के बिना व्यापक गिरावट को सहन करते हैं, इसलिए रूढ़िवादी आकार के लिए जुर्माना बड़े एक्सचेंजर की वृद्धिशील पूंजी लागत तक सीमित है। लाभ यह आश्वासन है कि एक्सचेंजर सभी सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत प्रक्रिया की मांगों को पूरा करता है।
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर मार्जिन विनिर्देश के लिए इंजीनियरिंग सिफारिशें उत्पादन दर श्रेणियों, मौसमी उपयोगिता विविधताओं, फाउलिंग दर डेटा (यदि उपलब्ध हो) और भविष्य की विस्तार योजनाओं को प्रस्तुत करने पर उपलब्ध हैं।
