बहती भाप मीटर
एक प्लेटिंग दुकान प्रबंधक देखता है कि प्राकृतिक गैस का बिल हर तिमाही में बढ़ रहा है। उत्पादन की मात्रा स्थिर है. स्नान का तापमान अपरिवर्तित रहता है। स्टीम बॉयलर का आउटपुट बढ़ रहा है। अतिरिक्त भाप अधिक प्रक्रिया द्रव को गर्म नहीं कर रही है। यह स्केल्ड, क्षयकारी हीट एक्सचेंजर सतहों पर ख़राब गर्मी हस्तांतरण की भरपाई करता है।
एक स्वच्छ धातु हीट एक्सचेंजर गर्मी को कुशलतापूर्वक स्थानांतरित करता है। कठोर जल या स्केलिंग स्नान में एक महीने की सेवा के बाद, इसकी दक्षता कम होने लगती है। छह महीने के बाद, समान ताप शुल्क के लिए भाप की खपत 20-30% बढ़ गई है। बारह महीनों के बाद, चक्र को दोहराते हुए, कॉइल को प्रतिस्थापन या आक्रामक डीस्केलिंग की आवश्यकता हो सकती है।
समान सेवा में एक PTFE हीट एक्सचेंजर कम तापीय चालकता के कारण थोड़ी कम प्रारंभिक दक्षता के साथ शुरू होता है। लेकिन इसकी कार्यक्षमता स्थिर बनी हुई है. बारह महीनों के बाद, धातु के प्रारंभिक थर्मल लाभ के बावजूद, पीटीएफई कॉइल स्केल्ड मेटल कॉइल की तुलना में कम भाप की खपत करता है। ऊर्जा दक्षता अंतर उलट गया है।
दूषण प्रतिरोध वृद्धि वक्र
फाउलिंग प्रतिरोध गर्मी हस्तांतरण सतह पर स्केल जमा द्वारा जोड़ा गया थर्मल प्रतिरोध है। जैसे-जैसे स्केल जमा होता जाता है, यह समय के साथ बढ़ता जाता है। दूषण प्रतिरोध वृद्धि दर सतह सामग्री, द्रव रसायन विज्ञान, तापमान और वेग पर निर्भर करती है।
स्टेनलेस स्टील पर, दूषण प्रतिरोध तेजी से बढ़ता है। उच्च ऊर्जा धातु ऑक्साइड सतह स्केल को आकर्षित करती है और बांधती है, जिससे अवक्षेप बनता है। संक्षारण से सतह का खुरदरापन यांत्रिक इंटरलॉकिंग साइट बनाता है। 3 महीने के भीतर, दूषण प्रतिरोध 0.0005-0.0010 m²·K/W थर्मल प्रतिरोध जोड़ता है। 12 महीनों के भीतर, यह 0.0015-0.0030 m²·K/W जुड़ जाता है।
पीटीएफई पर, दूषण प्रतिरोध धीरे-धीरे बढ़ता है। कम ऊर्जा वाली फ्लोरोपॉलीमर सतह स्केल आसंजन का प्रतिरोध करती है। चिकनी सतह कुछ यांत्रिक इंटरलॉकिंग साइटें प्रदान करती है। 12 महीनों के भीतर, दूषण प्रतिरोध धातु दूषण दंड का केवल 0.0002-0.0005 m²·K/Wa अंश जोड़ता है।
एक स्वच्छ स्टेनलेस स्टील कॉइल के लिए समग्र ताप हस्तांतरण गुणांक लगभग 800 W/m²·K है। स्केलिंग के 12 महीनों के बाद, यह घटकर 250{4}}350 W/m²·Ka 55-70% हो जाता है।
एक स्वच्छ PTFE कॉइल के लिए समग्र ताप स्थानांतरण गुणांक लगभग 280 W/m²·K है। 12 महीनों के बाद, यह घटकर 240-260 W/m²·K हो जाता है - यानी 8-15% की कमी।
तालिका 1: 12 महीनों में ऊर्जा दक्षता तुलना (50 किलोवाट ड्यूटी, मध्यम स्केलिंग स्थितियाँ)
| समय सीमा | धातु का तार U-मान (W/m²·K) | पीटीएफई कुंडल यू-मूल्य (डब्ल्यू/एम²·के) | धातु भाप की खपत (किलो/घंटा) | पीटीएफई भाप की खपत (किलो/घंटा) | दक्षता अंतर |
|---|---|---|---|---|---|
| महीना 1 (स्वच्छ) | 800 | 280 | 78 | 82 | +5% (धातु लाभ) |
| महीना 3 | 550 | 270 | 82 | 83 | +1% (समता के निकट) |
| महीना 6 | 380 | 255 | 86 | 83 | -3% (पीटीएफई लाभ) |
| महीना 9 | 320 | 248 | 89 | 84 | -6% (पीटीएफई लाभ) |
| महीना 12 | 290 | 240 | 91 | 85 | -7% (पीटीएफई लाभ) |
| महीना 12 (धातु उतराई के बाद) | 800 | 240 | 78 | 85 | +9% (अस्थायी धातु लाभ) |
भाप की खपत की गणना 3 बार्ग संतृप्त भाप पर की जाती है। निरंतर ताप शुल्क और एलएमटीडी मानता है। मेटल कॉइल डीस्केलिंग से दक्षता बहाल हो जाती है लेकिन चक्र दोहराता है।
वार्षिक ईंधन लागत प्रभाव
संचयी भाप खपत का अंतर सीधे ईंधन लागत में परिवर्तित होता है। $5 प्रति मिलियन बीटीयू पर प्राकृतिक गैस से 80% दक्षता पर भाप का उत्पादन करने वाला बॉयलर लगभग $0.03 प्रति किलोग्राम भाप की खपत करता है।
धातु के तार के लिए, 12 महीनों में औसत भाप खपत (6 महीने में डीस्केलिंग घटना सहित) लगभग 84 किलोग्राम/घंटा है। पीटीएफई कॉइल के लिए, औसत खपत लगभग 83 किग्रा/घंटा है। यदि धातु का तार नियमित रूप से उतारा जाता है तो वार्षिक अंतर छोटा होता है।
अंतर तब महत्वपूर्ण हो जाता है जब डीस्केलिंग में देरी होती है या अधूरी होती है। कम रखरखाव संसाधनों के साथ संचालित होने वाली सुविधा धातु के तार को बिना स्केलिंग के पूरे 12 महीनों तक चला सकती है। इस यथार्थवादी परिदृश्य में, धातु का तार औसतन 85 किग्रा/घंटा की खपत करता है, जबकि पीटीएफई 83 किग्रा/घंटा की खपत करता है। 6,000 से अधिक परिचालन घंटों में, 2 किग्रा/घंटा का अंतर 12,000 किग्रा अतिरिक्त भाप के बराबर होता है, प्रति वर्ष प्रति कुंडल ईंधन लागत लगभग $360 होती है।
यह एकल कुंडल अंतर कई टैंकों में कई गुना बढ़ जाता है। 20 गर्म टैंकों वाली एक सुविधा में डीस्केलिंग रसायनों, श्रम और डाउनटाइम की लागत को छोड़कर, स्थिर पीटीएफई कॉइल्स की तुलना में स्केल्ड मेटल कॉइल्स से लगभग $ 7,200 अतिरिक्त वार्षिक ईंधन लागत का अनुभव होता है।
सारांश
एक स्वच्छ पीटीएफई हीट एक्सचेंजर और एक स्केल्ड धातु सतह के बीच वास्तविक ऊर्जा दक्षता अंतर 12 महीने के ऑपरेटिंग चक्र में उत्तरोत्तर बढ़ता जाता है। धातु के कॉइल उच्च दक्षता के साथ शुरू होते हैं लेकिन फाउलिंग के कारण अपने गर्मी हस्तांतरण गुणांक का 55-70% खो देते हैं। पीटीएफई कॉइल्स कम शुरू होती हैं लेकिन केवल 8-15% कम होती हैं, जिससे लगभग 4-6 महीने के निरंतर संचालन के बाद बेहतर दक्षता प्राप्त होती है।
संचयी ईंधन लागत प्रभाव, जबकि प्रति कॉइल मामूली है, कई टैंकों में महत्वपूर्ण हो जाता है। बड़ा वित्तीय प्रभाव धातु कुंडल दक्षता को बहाल करने के लिए आवश्यक डीस्केलिंग लागत है {{1}एक लागत जिसे पीटीएफई पूरी तरह से समाप्त कर देता है।
विशिष्ट स्केलिंग स्थितियों में ऊर्जा दक्षता तुलना के लिए इंजीनियरिंग विश्लेषण पानी की गुणवत्ता डेटा, वर्तमान डीस्केलिंग आवृत्ति, भाप लागत और हीट एक्सचेंजर प्रदर्शन माप प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।
