प्लेट हीट एक्सचेंजर का चयन करते समय, कई ग्राहक मुख्य रूप से खरीद मूल्य पर ध्यान केंद्रित करते हैं। हालाँकि, प्लेट हीट एक्सचेंजर की गुणवत्ता और लागत काफी हद तक प्लेट सामग्री, संरचनात्मक डिजाइन, गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र और आवश्यक गर्मी शुल्क सहित कई प्रमुख कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है।

यह आलेख प्लेट हीट एक्सचेंजर आकार की गणना का एक व्यावहारिक अवलोकन प्रदान करता है और आमतौर पर उपयोग की जाने वाली दो डिज़ाइन विधियों का परिचय देता है: लॉग मीन तापमान अंतर (एलएमटीडी) विधि और ट्रांसफर इकाइयों की संख्या (एनटीयू) विधि।

जबकि प्रत्येक एप्लिकेशन में अद्वितीय परिचालन स्थितियां होती हैं, निम्नलिखित जानकारी सही प्लेट हीट एक्सचेंजर का चयन करने के लिए एक उपयोगी प्रारंभिक बिंदु प्रदान करती है।

1. प्लेट हीट एक्सचेंजरआकार की गणना

हीट ड्यूटी

हीट ड्यूटी से तात्पर्य ऊष्मा की उस मात्रा से है जिसे हीट एक्सचेंजर को स्थानांतरित करना होगा।

प्रक्रिया की स्थिति, द्रव प्रवाह दर, इनलेट और आउटलेट तापमान और अन्य ऑपरेटिंग मापदंडों के आधार पर, आवश्यक ताप शुल्क की गणना की जा सकती है।

ऊष्मा अंतरण क्षेत्र

प्लेट हीट एक्सचेंजर के आकार का निर्धारण करते समय गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र सबसे महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक है।

इसकी गणना आवश्यक ताप शुल्क, द्रव प्रवाह दर, ऑपरेटिंग तापमान और ताप हस्तांतरण प्रदर्शन के आधार पर की जाती है।

प्लेटों की संख्या

प्लेटों की संख्या हीट एक्सचेंजर के अंदर उपलब्ध गर्मी हस्तांतरण सतह को निर्धारित करती है।

सामान्य तौर पर, प्लेटों की संख्या बढ़ाने से बड़ा ताप हस्तांतरण क्षेत्र मिलता है और थर्मल प्रदर्शन में सुधार होता है।

हालाँकि, अतिरिक्त प्लेटें उपकरण की लागत और दबाव में कमी भी बढ़ाती हैं।

प्लेटों की आवश्यक संख्या गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र, प्लेट आयाम और प्रवाह स्थितियों के अनुसार निर्धारित की जानी चाहिए।

मॉडल और विशिष्टताएँ

मुख्य डिज़ाइन पैरामीटर निर्धारित होने के बाद, उपलब्ध उत्पाद श्रृंखला से एक उपयुक्त मॉडल का चयन किया जा सकता है।

चयन में निम्नलिखित कारकों पर विचार करना चाहिए:

• प्लेट सामग्री
• दाब मूल्यांकन
• संक्षारण प्रतिरोध
• परिचालन तापमान
• प्रक्रिया आवश्यकताएँ

दबाव में गिरावट

दबाव ड्रॉप का तात्पर्य हीट एक्सचेंजर से गुजरते समय तरल पदार्थ द्वारा अनुभव किए गए दबाव के नुकसान से है।

यह कई कारकों पर निर्भर करता है, जिनमें शामिल हैं:

• प्रवाह दर
• प्लेटों की संख्या
• प्लेट का अंतर
• प्लेट की मोटाई

प्लेट हीट एक्सचेंजर का चयन करते समय, यह सत्यापित करना महत्वपूर्ण है कि गणना की गई दबाव ड्रॉप प्रक्रिया प्रणाली की स्वीकार्य सीमा के भीतर रहती है।

सारांश

सटीक आकार देने की विधि को हमेशा प्रत्येक एप्लिकेशन की विशिष्ट परिचालन स्थितियों के अनुसार समायोजित किया जाना चाहिए।

विश्वसनीय दीर्घकालिक संचालन सुनिश्चित करने के लिए थर्मल गणना के अलावा, स्थापना आवश्यकताओं, रखरखाव पहुंच और सफाई विधियों पर भी विचार किया जाना चाहिए।

उपलब्ध विभिन्न गणना विधियों में से,लॉग माध्य तापमान अंतर (एलएमटीडी) विधिऔर यहस्थानांतरण इकाइयों की संख्या (एनटीयू) विधिप्लेट हीट एक्सचेंजर डिज़ाइन के लिए दो सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले दृष्टिकोण हैं।

दोनों विधियां गर्मी हस्तांतरण सिद्धांतों और दबाव ड्रॉप सहसंबंधों पर आधारित हैं।

2. लॉग माध्य तापमान अंतर (एलएमटीडी) विधि क्या है?

लॉग मीन तापमान अंतर (एलएमटीडी) विधि प्लेट हीट एक्सचेंजर की गर्मी हस्तांतरण क्षमता की गणना के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले तरीकों में से एक है।

इसका मूल सिद्धांत मानता है कि गर्मी का आदान-प्रदान गर्म और ठंडे तरल पदार्थों के बीच औसत तापमान अंतर के आधार पर होता है।

ऊष्मा स्थानांतरण प्रक्रिया को छोटे-छोटे खंडों की श्रृंखला में विभाजित किया गया है।

प्रत्येक अनुभाग के भीतर, दो तरल पदार्थों के तापमान का प्रतिनिधित्व किया जाता हैT₁, T₂, T₃, औरT₄.

प्रत्येक अनुभाग में स्थानांतरित गर्मी की गणना व्यक्तिगत रूप से की जाती है, और परिणामों को जोड़कर कुल गर्मी हस्तांतरण दर प्राप्त की जाती है।

प्रत्येक अनुभाग में वास्तविक तापमान अंतर का उपयोग करने के बजाय, विधि का उपयोग करती हैलॉग माध्य तापमान अंतर.

एलएमटीडी समीकरण है:

कहाँ:

• ΔT₁= हीट एक्सचेंजर के एक छोर पर तापमान का अंतर
• ΔT₂= दूसरे छोर पर तापमान का अंतर
• ΔTlm= लॉग माध्य तापमान अंतर

कुल ताप अंतरण दर की गणना इस प्रकार की जाती है:

क्यू=यू × ए × ∆टीएलएम

कहाँ:

• Q= ऊष्मा अंतरण दर
• U= समग्र ताप स्थानांतरण गुणांक
• A= प्रभावी ताप अंतरण क्षेत्र
• ΔTlm= लॉग माध्य तापमान अंतर

व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, द्रव का तापमान प्रवाह पथ के साथ लगातार बदलता रहता है।

इसलिए, गणना वास्तविक परिचालन स्थितियों और उचित मानों का उपयोग करके की जानी चाहिएUऔरAसटीक परिणाम प्राप्त करने के लिए चयन किया जाना चाहिए।

3. प्लेट हीट एक्सचेंजर डिजाइन के लिए एनटीयू विधि

स्थानांतरण इकाइयों की संख्या (एनटीयू) विधिप्लेट हीट एक्सचेंजर के थर्मल प्रदर्शन का आकलन करने के लिए एक और व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला दृष्टिकोण है।

एलएमटीडी विधि के विपरीत, एनटीयू विधि की अवधारणा पर आधारित हैस्थानांतरण इकाइयों की संख्या (एनटीयू), एक आयामहीन पैरामीटर जो हीट एक्सचेंजर की गर्मी हस्तांतरण क्षमता का प्रतिनिधित्व करता है।

एनटीयू द्रव्यमान प्रवाह दर, ताप क्षमता और समग्र ताप हस्तांतरण प्रदर्शन जैसे कारकों पर निर्भर करता है।

चरण 1. ऊष्मा शुल्क और द्रव गुण निर्धारित करें

प्रक्रिया की शर्तों के आधार पर, गणना करें:

• आवश्यक ताप शुल्क
• द्रव्यमान प्रवाह दर
• प्रत्येक तरल पदार्थ की विशिष्ट ताप क्षमता

चरण 2. ऊष्मा अंतरण क्षमता निर्धारित करें

हीट एक्सचेंजर की ताप हस्तांतरण क्षमता को निम्न द्वारा दर्शाया जाता है:

• कुल मिलाकर गर्मी हस्तांतरण गुणांक (U)
• प्रभावी ताप अंतरण क्षेत्र (A)

समग्र ऊष्मा अंतरण गुणांक दो तरल पदार्थों के बीच प्रति इकाई तापमान अंतर के बीच ऊष्मा अंतरण की दर का वर्णन करता है।

चरण 3. एनटीयू मान की गणना करें

एनटीयू की गणना का उपयोग करके की जाती है:

कहाँ:

• सीमिनदो तरल पदार्थों की छोटी ताप क्षमता दर है।

चरण 4. हीट एक्सचेंजर प्रभावशीलता की गणना करें

हीट एक्सचेंजर की प्रभावशीलता का अनुमान निम्न का उपयोग करके लगाया जा सकता है:

ε=1 - क्स्प(-एनटीयू × (1 - करोड़))

कहाँ:

• ε= हीट एक्सचेंजर प्रभावशीलता
• करोड़= ताप क्षमता अनुपात, छोटी ताप क्षमता दर और बड़ी ताप क्षमता दर के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है।

चरण 5. ऊष्मा अंतरण दर की गणना करें

फिर ताप अंतरण दर की गणना इस प्रकार की जाती है:

Q=ε × Cmin × (T1 - T2)

कहाँ:

• Q= ऊष्मा अंतरण दर
• T₁ – T₂= दो तरल पदार्थों की इनलेट धाराओं के बीच तापमान का अंतर।

टिप्पणियाँ

एनटीयू विधि को एलएमटीडी विधि की तुलना में बड़ी संख्या में इनपुट पैरामीटर की आवश्यकता होती है, और गणना आम तौर पर अधिक जटिल होती है।

इस कारण से, विश्वसनीय गणना परिणाम सुनिश्चित करने के लिए सटीक ऑपरेटिंग डेटा आवश्यक है।

जब सही ढंग से उपयोग किया जाता है, तो एनटीयू विधि प्लेट हीट एक्सचेंजर्स के थर्मल प्रदर्शन का मूल्यांकन करने का एक प्रभावी तरीका प्रदान करती है, खासकर जब डिजाइन चरण के दौरान आउटलेट तापमान अज्ञात होता है।