न्यूनतम प्रवाह बाईपास वेग बनाए रखने के लिए किसी दिए गए टैंक की बैफल स्पेसिंग के लिए सही पीएफए ​​हीटर व्यास का चयन कैसे करें?

बफ़ल टैंक का उपयोग मिश्रण, रासायनिक प्रतिक्रियाओं और गर्मी संचरण के लिए किया जाता है और बफ़ल और टैंक की दीवार के बीच की जगह एक प्रवाह बाईपास चैनल प्रदान करती है। गर्मी हस्तांतरण सुनिश्चित करने और स्थानीय ओवरहीटिंग को रोकने के लिए, यदि इस चैनल में पीएफए ​​हीटर स्थापित किया गया है, तो प्रवाह वेग हीटर से काफी अधिक होना चाहिए। जल सेवा के लिए, पीएफए ​​हीटर का न्यूनतम प्रवाह बाईपास वेग 0.3{7}}0.5 मीटर/सेकेंड होना चाहिए ताकि पीएफए ​​सतह का तापमान सामान्य वाट घनत्व (3-5 डब्ल्यू/सेमी2) पर थोक तरल पदार्थ के 10 डिग्री के भीतर बनाए रखा जा सके। एक निश्चित बाफ़ल रिक्ति (बाफ़ल किनारे और टैंक की दीवार के बीच की दूरी) के लिए, हीटर का व्यास इस तरह चुना जाना चाहिए कि हीटर के चारों ओर बाईपास चैनल का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र वेग को बनाए रखने के लिए पर्याप्त बड़ा हो। नियम: हीटर ओडी बफ़ल गैप चौड़ाई के 50% से कम या उसके बराबर होना चाहिए। बैफल्स के बीच 100 मिमी के अंतर के लिए हीटर का अधिकतम OD 50 मिमी है। 50 मिमी की दूरी के लिए अधिकतम हीटर OD 25 मिमी है। बड़े हीटरों द्वारा प्रवाह बाधित होता है, जिससे वेग कम हो जाता है और अधिक गर्मी होती है।

प्रवाह बाईपास वेग की गणना
बफ़ल गैप में वेग v=Q/A है, जिसमें Q एजिटेटर या रीसर्क्युलेशन पंप से वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर है और A हीट एक्सचेंजर द्वारा कब्जा नहीं किए गए गैप का क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है। डब्ल्यू=कुल गैप चौड़ाई, डी=हीटर ओडी, एच=टैंक की ऊंचाई (पूरी तरह से डूबा हुआ माना जाता है)। मुक्त क्षेत्र A _free=(W - D) × H है। जब D, W के पास पहुंचता है, A _free 0 के करीब पहुंचता है और वेग नाटकीय रूप से कम हो जाता है। v 0.3 m/s से अधिक या उसके बराबर के लिए, A_free को Q/0.3 से अधिक या उसके बराबर होना चाहिए। आंदोलक के साथ एक विशिष्ट टैंक के लिए Q=0.05 m3/s (3 m3/min), H=2 m, आवश्यक A निःशुल्क=0.05 / 0.3=0.167 m2 प्रदान करता है। फिर (W - D) x 2=0.167. अत: W - D=0.0835 मी=83.5 मिमी। यदि W=150 मिमी, अधिकतम D=150 - 83.5=66.5 मिमी. 65 मिमी हीटर ठीक रहेगा। यदि W=100 मिमी, अधिकतम D=100-83.5=16.5 मिमी-एक बहुत ही मामूली हीटर। इस परिस्थिति में हीटर को बैफल गैप में डालना असंभव है, इसे स्थानांतरित करना होगा।

प्राकृतिक संवहन टैंक (कोई पंप नहीं, कोई आंदोलनकारी नहीं) के मामले में प्रवाह वेग उछाल द्वारा उत्पन्न होता है। एक 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। यदि आप किसी भी तरह से इस वेग को कम करते हैं तो आप अधिक गरम होने का जोखिम उठाते हैं। प्राकृतिक संवहन के लिए, चोकिंग से बचने के लिए हीटर का व्यास बफ़ल गैप चौड़ाई के 30% से कम या उसके बराबर होना चाहिए।

हीटर व्यास बनाम। बाफ़ल गैप चयन चार्ट
Baffle Gap Width (mm) Flow Type Minimum Required v (m/s) Max Heater OD (mm) for v >= न्यूनतम अनुशंसित हीटर ओडी (मिमी) टिप्पणियाँ
50 फ़ोर्स्ड (पंप, स्टिरर) 0.3 25 20-25 तंग लेकिन व्यवहार्य 50 प्राकृतिक संवहन 0.25 15 12-16 बहुत छोटा हीटर
75 ज़बरदस्ती 0.3 40 32-38 अच्छा 75 प्राकृतिक 0.25 22 20-25 स्वीकार्य 100 ज़बरदस्ती 0.3 58 50 मानक 100 प्राकृतिक 0.25 30 25 ठीक 125 जबरदस्ती 0.3 83 75 बड़ा हीटर संभव 150 मजबूरन 0.3 108 100 बड़े टैंकों के लिए विशिष्ट
200 फ़ोर्स्ड 0.3 158 150 एकाधिक हीटर फिट हो सकते हैं
बफ़ल स्पेस में एक बड़े आकार के हीटर का प्रभाव
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 यह तीन समस्याएं पैदा करता है:

प्रवाह में ठहराव: वेग 0.2 मी/से. से कम हो जाता है। ऊष्मा अंतरण गुणांक h 500 - 1 000 W/m 2 K से घटकर 100 - 300 W/m 2 K हो गया है। निरंतर वाट घनत्व के साथ, PFA सतह का तापमान 20-50 डिग्री तक बढ़ जाता है।

स्थानीयकृत ओवरहीटिंग: सबसे गर्म बिंदु हीटर का डाउनस्ट्रीम है (जागर में) अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम तापमान का अंतर 20-30 डिग्री तक पहुंच सकता है, जिससे गैर-समान थर्मल तनाव होता है।

2.2 त्वरित स्केलिंग कम वेग कणों और बुलबुले को हीटर से चिपकने की अनुमति देता है, जिसके परिणामस्वरूप स्केल और बायोफिल्म का निर्माण होता है। पैमाने पर और भी अधिक गर्मी हस्तांतरण नष्ट हो जाता है, जिससे एक सकारात्मक फीडबैक लूप उत्पन्न होता है।

बफ़ल गैप में एक विशाल हीटर का फ़ील्ड निरीक्षण एक निश्चित पैटर्न प्रदर्शित करता है; नीचे की ओर पीले या भूरे रंग का पीएफए, सफेद पैमाने के जमाव के साथ। ऊपरी भाग सामान्य दिख सकता है। यदि आप यह पैटर्न देखते हैं, तो आपका हीटर गैप के लिए बहुत बड़ा है।

गैप बहुत छोटा होने पर इंस्टालेशन विकल्प
यदि आवश्यक हीटर का व्यास बफ़ल गैप में अनुमत अधिकतम से बड़ा है, तो निम्नलिखित समाधान सुझाए गए हैं:

हीटर को स्थानांतरित करें: हीटर को टैंक के केंद्र में (बैफल्स से दूर) या रीसर्क्युलेशन लूप में रखें। सेंटर माउंटिंग में प्रवाह वेग अक्सर बाफ़ल गैप की तुलना में अधिक होता है।

कई छोटे हीटरों का उपयोग करें एक 50 मिमी हीटर के बजाय दो 25 मिमी हीटर का उपयोग करें। प्रत्येक छोटे हीटर में प्रवाह सीमा कम हो गई है, लेकिन समग्र सतह क्षेत्र (और शक्ति) समान हो सकता है।

बफ़ल गैप को बढ़ावा दें यदि टैंक डिज़ाइन अनुमति देता है, तो बफ़ल को स्थानांतरित करके या बफ़ल किनारों को कम करके डब्ल्यू को बढ़ावा दें। दूरी को 25 मिमी बढ़ाकर, 50 मिमी हीटर जोड़ा जा सकता है जहां पहले केवल 32 मिमी फिट बैठता था।

एक प्रवाह त्वरक जोड़ें: बाफ़ल गैप में एक एडक्टर या जेट नोजल स्थानीय वेग को बढ़ाता है। एक नोजल कुछ पंप ऊर्जा का उपयोग करता है, लेकिन गर्मी संचरण को पुनः प्राप्त करता है।

फ़ील्ड उदाहरण:
80 मिमी के बफ़ल गैप के साथ 5,000 लीटर मिश्रण टैंक। संयंत्र ने 63 मिमी पीएफए ​​हीटर (79% अंतर) बनाया। मापा गया प्रवाह वेग=0.12 मी/से. हीटर को तीन महीने के अंदर ही बढ़ा दिया गया। पीएफए ​​सतह का तापमान 70 डिग्री पानी में 115 डिग्री (45 डिग्री वृद्धि) था। प्लांट ने बैफ़ल के प्रत्येक तरफ दो 25 मिमी हीटर (कुल शक्ति के बराबर) को बदल दिया। प्रत्येक हीटर के चारों ओर वेग .35 मीटर/सेकेंड था। स्केलिंग कम कर दी गई और सतह का तापमान 85 डिग्री तक कम हो गया और हीटर का जीवन 6 महीने से बढ़कर 5 साल हो गया। दो हीटरों की कीमत एक 63 मिमी हीटर ($800) की तुलना में अधिक (2x{25}},000) है, लेकिन लंबे जीवन और कम डाउनटाइम का लाभ 18 महीनों में मिल गया।

निष्कर्ष: हीटर ओडी 0.5 से कम या उसके बराबर * फोर्स्ड फ्लो के लिए बैफल गैप
बैफल गैप में पीएफए ​​हीटर के लिए, हीटर व्यास का चयन इस तरह किया जाना चाहिए कि ओडी मजबूर प्रवाह (पंप या उत्तेजित) के लिए 0.5 बैफल गैप चौड़ाई (डब्ल्यू) से कम या उसके 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 प्रवाह के न्यूनतम बाईपास वेग को बनाए रखने के लिए पर्याप्त मुक्त क्षेत्र देता है। बड़े आकार के हीटर प्रवाह को अवरुद्ध कर देते हैं, जिससे खराब वेग, उच्च सतह का तापमान, बढ़ी हुई स्केलिंग और जल्दी विफलता होती है। अंतर को मापें, अधिकतम अनुमेय ओडी निर्धारित करें और उचित रूप से चुनें यदि आवश्यक ओडी सीमा से बाहर है, तो हीटर को स्थानांतरित करें या कई छोटे हीटरों का उपयोग करें। बाफ़ल स्थान प्रवाह के लिए है, न कि वहां सबसे बड़े हीटर को धकेलने के लिए। अंतर का सम्मान करें, हीटर का आकार दें, प्रवाह बनाए रखें। अपने हीटर को वर्षों तक सेवा दें, और धन्यवाद।