दबाव चयन प्रश्न
10,000 लीटर के स्टेनलेस स्टील अचार टैंक में 60 डिग्री पर 15% सल्फ्यूरिक एसिड होता है। उपलब्ध बॉयलर 2 से 8 बार्ग के दबाव पर भाप प्रदान करता है। पीटीएफई हीट एक्सचेंजर के माध्यम से चलने वाले दबाव का चयन करने में प्रतिस्पर्धी कारकों को संतुलित करना शामिल है।
उच्च दबाव का मतलब उच्च भाप तापमान है, जो थर्मल ड्राइविंग बल को बढ़ाता है और आवश्यक सतह क्षेत्र को कम करता है। लेकिन उच्च तापमान पीटीएफई ट्यूब की दीवार का तापमान भी बढ़ा देता है, जिससे संभावित रूप से अचार बनाने वाले एसिड के साथ किसी भी रासायनिक संपर्क में तेजी आ सकती है। कम दबाव इन चिंताओं से बचाता है लेकिन अधिक सतह क्षेत्र, खपत टैंक की मात्रा और बढ़ती पूंजी लागत की मांग करता है।
इष्टतम चयन न तो उच्चतम उपलब्ध दबाव है और न ही न्यूनतम संभव दबाव। यह वह दबाव है जो पीटीएफई सामग्री और प्रक्रिया रसायन विज्ञान दोनों के लिए ट्यूब दीवार के तापमान को सुरक्षित सीमा के भीतर बनाए रखते हुए आवश्यक हीटिंग प्रदर्शन प्रदान करता है।
भाप के दबाव का ताप स्थानांतरण भौतिकी
संतृप्त भाप तापमान दबाव का प्रत्यक्ष कार्य है। 2 बारग पर भाप 133 डिग्री पर संघनित होती है। 4 बर्ग पर, 152 डिग्री. 6 बर्ग पर, 165 डिग्री. यह तापमान पीटीएफई ट्यूब दीवार के माध्यम से गर्मी को अचार बनाने वाले एसिड में धकेलने वाली प्रेरक शक्ति है।
भाप और एसिड के बीच लघुगणक माध्य तापमान का अंतर किसी दिए गए ताप कर्तव्य के लिए आवश्यक सतह क्षेत्र निर्धारित करता है। 45 किलोवाट हीटिंग आवश्यकता और 3 बार्ग पर भाप के साथ 10,000-लीटर अचार टैंक को लगभग 10.1 वर्ग मीटर पीटीएफई सतह क्षेत्र की आवश्यकता होती है। 6 बार्ग पर भाप वाले एक ही टैंक को केवल 7.9 वर्ग मीटर की आवश्यकता होती है।
क्षेत्र में कमी आकर्षक है. छोटे कॉइल की लागत कम होती है और टैंक का आयतन कम होता है। लेकिन उच्च भाप तापमान एसिड पक्ष पर एक उच्च ट्यूब दीवार तापमान बनाता है, जो जांच के योग्य है।
तालिका 1: 10,000-लीटर अचार टैंक के लिए पीटीएफई हीट एक्सचेंजर प्रदर्शन बनाम भाप दबाव
| भाप का दबाव (बार्ग) | भाप तापमान (डिग्री) | आवश्यक पीटीएफई क्षेत्र (एम²) | ट्यूब दीवार तापमान (डिग्री) | हीट-अप टाइम (न्यूनतम) | उपयुक्तता रेटिंग |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.0 | 120 | 15.3 | 70-75 | 85 | रूढ़िवादी, बड़ा कुंडल |
| 2.0 | 133 | 12.1 | 78-85 | 68 | अच्छा संतुलन |
| 3.0 | 143 | 10.1 | 85-92 | 55 | अधिकांश अचार बनाने के लिए इष्टतम |
| 4.0 | 152 | 9.1 | 90-98 | 48 | अच्छी हलचल के साथ स्वीकार्य |
| 6.0 | 165 | 7.9 | 100-110 | 38 | सल्फ्यूरिक एसिड की ऊपरी सीमा |
गणना 10,000-लीटर टैंक, 15% H₂SO₄, लक्ष्य 60 डिग्री, U-मान 280 W/m²·K, मध्यम हलचल पर आधारित है।
दीवार तापमान बाधा
पीटीएफई स्वयं 260 डिग्री पर निरंतर सेवा को सहन करता है। 60 डिग्री थोक तापमान पर अचार बनाने वाला एसिड पीटीएफई को ख़राब नहीं कर सकता है। बाधा भौतिक विनाश नहीं है, बल्कि ट्यूब की दीवार पर प्रक्रिया रसायन विज्ञान की परस्पर क्रिया है।
एसिड अचार स्नान में घुली हुई धातुएँ होती हैं जो टैंक की दीवारों के पास एसिड के ठंडा होने पर अवक्षेपित हो जाती हैं। 110 डिग्री पर पीटीएफई ट्यूब की दीवार पर, स्थानीयकृत उबलना असंभव है, लेकिन तापमान प्रवणता एकाग्रता प्रवणता को बढ़ा सकती है। गर्म दीवार की सतह पर सल्फ्यूरिक एसिड थोड़ा सा केंद्रित हो सकता है क्योंकि पानी सीमा परत में वाष्पित हो जाता है। यह सांद्रण प्रभाव 100 डिग्री दीवार तापमान से नीचे मामूली होता है लेकिन 110 डिग्री से ऊपर मापने योग्य हो जाता है।
15% सल्फ्यूरिक एसिड अचार के लिए, 100 डिग्री से नीचे एक ट्यूब दीवार का तापमान एकाग्रता प्रभाव को नगण्य रखता है। यह तालिका में स्थितियों के लिए 3-4 बार्ग के भाप दबाव से मेल खाता है। उच्च सांद्रता या मिश्रित एसिड के कारण भाप का दबाव कम हो सकता है।
व्यावहारिक चयन दिशानिर्देश
मध्यम सांद्रता में सल्फ्यूरिक या हाइड्रोक्लोरिक एसिड का उपयोग करने वाले अधिकांश स्टेनलेस स्टील अचार अनुप्रयोगों के लिए, 3 बार्ग पर भाप सबसे अच्छा संतुलन प्रदान करती है। ट्यूब की दीवार 95 डिग्री से नीचे रहती है। आवश्यक सतह क्षेत्र टैंक आयामों के भीतर प्रबंधनीय है। हीट अप टाइम व्यावसायिक रूप से स्वीकार्य है।
उच्च ताप क्षति वाले अचार टैंक {{0}अइन्सुलेटेड, बड़े खुले सतह क्षेत्र, उच्च निकास वेंटिलेशन {{1}कोइल आकार को बढ़ाए बिना नुकसान को दूर करने के लिए 4 बार्ग स्टीम से लाभ हो सकता है। एचएफ सहित आक्रामक एसिड मिश्रण वाले टैंकों को किसी भी दीवार प्रभाव को कम करने के लिए 2 बार्ग के भाप दबाव को डिफ़ॉल्ट रूप से कम करना चाहिए।
भाप दबाव निर्णय को संचालन प्रक्रियाओं में प्रलेखित किया जाना चाहिए। ख़राब कुंडल की क्षतिपूर्ति के लिए डिज़ाइन मानों से ऊपर दबाव बढ़ाने से सुरक्षित दीवार तापमान सीमा से अधिक होने का जोखिम होता है। एक पीटीएफई कॉइल जिसे तापमान बनाए रखने के लिए उच्च भाप दबाव की आवश्यकता होती है, यह संकेत दे रहा है कि सतह की गंदगी पर ध्यान देने की आवश्यकता है या अन्य कारणों से गर्मी की हानि बढ़ गई है।
सारांश
पिकलिंग टैंक सेवा में पीटीएफई हीट एक्सचेंजर के लिए इष्टतम भाप दबाव ट्यूब दीवार के तापमान के खिलाफ आवश्यक सतह क्षेत्र को संतुलित करता है। मध्यम एसिड सांद्रता वाले विशिष्ट 10,000 - लीटर इंस्टॉलेशन के लिए, 3 बार्ग प्रबंधनीय कॉइल आकार, स्वीकार्य ताप-अप समय और 100 डिग्री से नीचे सुरक्षित दीवार तापमान का सबसे अच्छा संयोजन प्रदान करता है।
कम दबाव से कुंडल का आकार और पूंजीगत लागत बढ़ जाती है। उच्च दबाव कुंडल के आकार को कम कर देता है लेकिन दीवार के तापमान को उस सीमा की ओर धकेल देता है जहां एसिड एकाग्रता प्रभाव विकसित हो सकता है। चयन एसिड के प्रकार, सांद्रता, टैंक इन्सुलेशन और आवश्यक ऊष्मा अप समय के लिए विशिष्ट होना चाहिए।
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर आकार और भाप दबाव अनुकूलन के लिए इंजीनियरिंग विश्लेषण टैंक की मात्रा, एसिड प्रकार और एकाग्रता, लक्ष्य ऑपरेटिंग तापमान, परिवेश की स्थिति, उपलब्ध भाप दबाव सीमा और टैंक इन्सुलेशन विवरण प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।
