भ्रामक विशिष्टता
तापीय चालकता हीट एक्सचेंजर सामग्री चयन चर्चाओं पर हावी है। 16 W/m·K पर स्टेनलेस स्टील और 22 W/m·K पर टाइटेनियम 0.25 W/m·K पर PTFE से निर्णायक रूप से बेहतर प्रतीत होते हैं। विनिर्देश शीट पर, धातुएँ जीतती हैं।
कीचड़-प्रवण जस्ता या निकल चढ़ाना स्नान में, विनिर्देश पत्र आधे से भी कम कहानी बताता है। छह महीने के ऑपरेशन के बाद, धातु के तार की सतह को धातु हाइड्रॉक्साइड और कैल्शियम सल्फेट की सीमेंट जैसी परत से लेपित किया जाता है। मापा गया समग्र ताप अंतरण गुणांक स्वच्छ मान से 50% या अधिक गिर गया है। रासायनिक डीस्केलिंग के लिए कॉइल को हटाने की आवश्यकता होती है। उत्पादन रुक जाता है. स्नान ठंडा हो जाता है. चार घंटे बाद, साफ़ कॉइल को पुनः स्थापित किया जाता है, और चक्र फिर से शुरू होता है।
निकटवर्ती टैंक में पीटीएफई कॉइल में कीचड़ की एक पतली धूल जमा हो गई है जो सामान्य स्नान आंदोलन के दौरान आंशिक रूप से निकल जाती है। ताप अंतरण गुणांक स्वच्छ मूल्य से 8% कम हो गया है। किसी सफाई की जरूरत नहीं है. उत्पादन जारी है.
दूषण कारक
फाउलिंग प्रतिरोध किसी भी हीट एक्सचेंजर के कुल थर्मल प्रतिरोध को जोड़ता है। समग्र ऊष्मा अंतरण गुणांक व्यक्तिगत प्रतिरोधों के योग का व्युत्क्रम है: भाप {1}साइड फिल्म, ट्यूब दीवार, प्रक्रिया {2}साइड फिल्म, और फाउलिंग परत।
एक स्वच्छ धातु के तार के लिए, ट्यूब दीवार का प्रतिरोध नगण्य है। समग्र यू-मान प्रक्रिया-साइड फिल्म गुणांक पर हावी है। प्रारंभिक U-मान अधिक है।
खराब धातु के तार के लिए, गंदगी परत का प्रतिरोध बड़ा और प्रभावशाली होता है। धातु पर जमा कीचड़ में इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण और सतह खुरदरापन के साथ यांत्रिक इंटरलॉकिंग से मजबूत आसंजन होता है। जमा लगातार बढ़ता जाता है. छह महीने के बाद, दूषण प्रतिरोध संयुक्त रूप से अन्य सभी प्रतिरोधों से अधिक हो जाता है। समग्र U-मान घट गया है।
पीटीएफई कॉइल के लिए, साफ होने पर भी ट्यूब दीवार का प्रतिरोध महत्वपूर्ण है। स्वच्छ यू-मान स्वच्छ धातु की तुलना में कम है। यह तापीय चालकता दंड है. लेकिन गंदगी परत का प्रतिरोध धीरे-धीरे बढ़ता है क्योंकि कीचड़ कम ऊर्जा पीटीएफई सतह पर कमजोर रूप से चिपकता है। छह महीने के बाद, दूषण प्रतिरोध धातु कुंडल के दूषण प्रतिरोध का एक अंश है। पीटीएफई कॉइल का समग्र यू-मूल्य, जो कम शुरू हुआ था, अब खराब धातु कॉइल के यू-मूल्य के बराबर या उससे अधिक हो सकता है।
तालिका 1: कीचड़ में समय के साथ हीट ट्रांसफर प्रदर्शन -प्रोन बाथ (विशिष्ट मान)
| परिचालन अवधि | धातु कुंडल यू-मूल्य (डब्ल्यू/एम²·के) | पीटीएफई कुंडल यू-मूल्य (डब्ल्यू/एम²·के) | प्रभावी प्रदर्शन लाभ |
|---|---|---|---|
| दिन 1 (स्वच्छ) | 800 | 280 | धातु +185% |
| महीना 1 | 550 | 270 | धातु +104% |
| महीना 3 | 380 | 255 | धातु +49% |
| महीना 6 | 290 | 240 | धातु +21% |
| महीना 6 (धातु की सफाई के बाद) | 800 | 240 | धातु +233% (अस्थायी) |
| औसत 12 महीने से अधिक (धातु के लिए सफाई डाउनटाइम सहित) | 420 | 245 | धातु +71% (निरंतर बनाम रुक-रुक कर) |
जस्ता और निकल चढ़ाना में क्षेत्र अवलोकन के आधार पर उदाहरणात्मक मूल्य। वास्तविक दूषण दर स्नान रसायन, तापमान और उत्तेजना पर निर्भर करती है। धातु की सफाई हर 6 महीने में 4 घंटे के डाउनटाइम के साथ की जाती है। पीटीएफई मानता है कि कोई सफाई डाउनटाइम नहीं है।
डाउनटाइम फैक्टर
थर्मल प्रदर्शन तुलना में उपलब्धता को ध्यान में रखना चाहिए। सफाई के लिए निकाली गई धातु की कुंडल सफाई अवधि के दौरान शून्य गर्मी प्रदान करती है। स्नान ठंडा हो जाता है. पुनः आरंभ करने पर, स्नान को ऑपरेटिंग तापमान पर दोबारा गर्म करने के लिए अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यह ऊर्जा जुर्माना जीवनचक्र लागत का हिस्सा है।
बिना सफ़ाई शटडाउन के लगातार चलने वाला PTFE कॉइल लगातार हीट इनपुट प्रदान करता है। दोबारा गर्म करने पर कोई जुर्माना नहीं है. कॉइल रखरखाव के लिए उत्पादन कार्यक्रम बाधित नहीं होते हैं। प्रभावी वार्षिक ताप वितरण {{3}एक वर्ष में प्रक्रिया में स्थानांतरित की गई कुल ऊर्जा {{4}पीटीएफई कॉइल का पक्ष ले सकती है, भले ही इसका तात्कालिक स्वच्छ यू {{5}मान कम हो।
थर्मल प्रदर्शन से परे
दूषण की तुलना गर्मी हस्तांतरण से अधिक प्रभावित करती है। धातु कॉइल्स की रासायनिक डीस्केलिंग खतरनाक अपशिष्ट एसिड उत्पन्न करती है जिसके निपटान की आवश्यकता होती है। प्रत्येक सफाई चक्र में स्केल के साथ-साथ आधार धातु की थोड़ी मात्रा भी निकल जाती है, जिससे ट्यूब की दीवार धीरे-धीरे पतली हो जाती है। वर्षों के चक्रीय स्केलिंग और डीस्केलिंग के बाद, धातु के तार को दीवार के पतले होने के कारण प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है, न कि गंदगी के कारण।
पीटीएफई कॉइल डीस्केलिंग रसायनों के रासायनिक हमले का विरोध करते हैं, लेकिन उन्हें शायद ही कभी डीस्केलिंग की आवश्यकता होती है। जब सफाई आवश्यक होती है, तो निष्क्रिय सतह बिना किसी गिरावट के आक्रामक क्लीनर को सहन कर लेती है। कोई आधार सामग्री नष्ट नहीं हुई है. उपकरण के पूरे जीवनकाल में दीवार की मोटाई स्थिर रहती है।
सारांश
कीचड़युक्त चढ़ाना स्नान में तापीय चालकता हीट एक्सचेंजर के प्रदर्शन का एकमात्र निर्धारक नहीं है। धातु की सतहों पर गंदगी की दरें महीनों के भीतर प्रारंभिक थर्मल लाभ को कम कर देती हैं। पीटीएफई की कम सतह ऊर्जा कीचड़ के आसंजन को कम करती है, डाउनटाइम की सफाई के बिना विस्तारित अवधि में स्थिर गर्मी हस्तांतरण गुणांक बनाए रखती है।
जीवनचक्र तुलना में दूषण प्रतिरोध वृद्धि, सफाई आवृत्ति, डाउनटाइम ऊर्जा दंड और रासायनिक सफाई लागत शामिल होनी चाहिए। जब इन कारकों को शामिल किया जाता है, तो पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स अक्सर कीचड़-प्रवण अनुप्रयोगों में धातु समकक्षों की तुलना में कम कुल लागत और अधिक सुसंगत थर्मल प्रदर्शन प्रदान करते हैं।
विशिष्ट कीचड़ में पीटीएफई बनाम मेटल हीट एक्सचेंजर जीवनचक्र की तुलना के लिए इंजीनियरिंग विश्लेषण {{1}प्रवण स्नान स्नान रसायन विज्ञान, दूषण दर डेटा, वर्तमान सफाई आवृत्ति और लागत, और आवश्यक ताप शुल्क प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।
