Plate heat exchanger
प्लेट हीट एक्सचेंजर एक प्रकार का हीट एक्सचेंजर है जो दो तरल पदार्थों के बीच गर्मी स्थानांतरित करने के लिए धातु की प्लेटों का उपयोग करता है। पारंपरिक ताप विनिमायक की तुलना में इसका एक बड़ा लाभ यह है कि तरल पदार्थ बहुत बड़े सतह क्षेत्र के संपर्क में आते हैं क्योंकि तरल पदार्थ प्लेटों पर फैले होते हैं। यह गर्मी के हस्तांतरण को सुविधाजनक बनाता है, और तापमान परिवर्तन की गति को बहुत बढ़ाता है। प्लेट हीट एक्सचेंजर्स अब आम हैं और लाखों संयोजन बॉयलरों के गर्म पानी के वर्गों में बहुत छोटे ब्रेज़्ड संस्करणों का उपयोग किया जाता है। इतने छोटे भौतिक आकार के लिए उच्च गर्मी हस्तांतरण दक्षता ने संयोजन बॉयलरों के घरेलू गर्म पानी (डी. एच. डब्ल्यू.) प्रवाह दर में वृद्धि की है। छोटे प्लेट ताप विनिमायक ने घरेलू ताप और गर्म पानी में बहुत प्रभाव डाला है। बड़े वाणिज्यिक संस्करणों में प्लेटों के बीच गैस्केट का उपयोग किया जाता है, जबकि छोटे संस्करणों में ब्रेज़ किया जाता है। एक ऊष्मा विनिमायक के पीछे की अवधारणा पाइप या अन्य नियंत्रण पात्रों का उपयोग है जो एक तरल पदार्थ और दूसरे तरल पदार्थ के बीच ऊष्मा स्थानांतरित करके उसे गर्म या ठंडा करता है। ज्यादातर मामलों में, विनिमायक में एक कुंडलित पाइप होता है जिसमें एक तरल पदार्थ होता है जो दूसरे तरल पदार्थ वाले कक्ष से गुजरता है। पाइप की दीवारें आमतौर पर धातु, या उच्च तापीय चालकता वाले किसी अन्य पदार्थ से बनी होती हैं, ताकि आदान-प्रदान की सुविधा हो, जबकि बड़े कक्ष का बाहरी आवरण प्लास्टिक से बना होता है या तापीय इन्सुलेशन के साथ लेपित होता है, ताकि गर्मी को एक्सचेंजर से निकलने से रोका जा सके। दुनिया के पहले व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य प्लेट हीट एक्सचेंजर (पीएचई) का आविष्कार डॉ. रिचर्ड सेलिगमैन ने 1923 में किया था और अप्रत्यक्ष रूप से गर्म करने और तरल पदार्थों को ठंडा करने के तरीकों में क्रांति ला दी थी। डॉ. रिचर्ड सेलिगमैन ने 1910 में एल्युमिनियम प्लांट एंड वेसल कंपनी लिमिटेड के रूप में एपीवी की स्थापना की, जो शराब बनाने और वनस्पति तेल के व्यापार के लिए वेल्डेड जहाजों की आपूर्ति करने वाली एक विशेषज्ञ निर्माण कंपनी है। इसके अलावा, इसने आज के कंप्यूटर द्वारा डिज़ाइन किए गए पतली धातु प्लेट हीट एक्सचेंजर्स के लिए मानक निर्धारित किया है जो पूरी दुनिया में उपयोग किए जाते हैं। प्लेट और फ्रेम हीट एक्सचेंजर्स का डिज़ाइन प्लेट हीट एक्सचेंजर (पीएचई) एक विशेष डिज़ाइन है जो मध्यम और कम दबाव वाले तरल पदार्थों के बीच गर्मी स्थानांतरित करने के लिए उपयुक्त है। वेल्डेड, सेमी-वेल्डेड और ब्रेज़्ड हीट एक्सचेंजर्स का उपयोग उच्च दबाव वाले तरल पदार्थों के बीच गर्मी के आदान-प्रदान के लिए किया जाता है या जहां अधिक कॉम्पैक्ट उत्पाद की आवश्यकता होती है। एक कक्ष से गुजरने वाले पाइप के स्थान पर, दो वैकल्पिक कक्ष होते हैं, जो आमतौर पर गहराई में पतले होते हैं, जो एक नालीदार धातु प्लेट द्वारा उनकी सबसे बड़ी सतह पर अलग होते हैं। प्लेट और फ्रेम हीट एक्सचेंजर में उपयोग की जाने वाली प्लेटें धातु की प्लेटों के एक टुकड़े को दबाकर प्राप्त की जाती हैं। उच्च तापमान, इसकी ताकत और इसके जंग प्रतिरोध का सामना करने की क्षमता के कारण प्लेटों के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली धातु है। प्लेटों को अक्सर रबर सीलिंग गैस्केट द्वारा अलग किया जाता है जिन्हें प्लेटों के किनारे के आसपास एक खंड में सीमेंट किया जाता है। प्लेटों को तरल के प्रवाह की दिशा के समकोण पर गर्त बनाने के लिए दबाया जाता है जो ऊष्मा विनिमायक में चैनलों के माध्यम से चलता है। इन गर्तों को व्यवस्थित किया जाता है ताकि वे अन्य प्लेटों के साथ आपस में जुड़ सकें जो प्लेटों के बीच 1.3-1.5 मिमी के अंतराल के साथ चैनल बनाते हैं। प्लेटों को एक कठोर फ्रेम में एक साथ संपीड़ित किया जाता है ताकि बारी-बारी से गर्म और ठंडे तरल पदार्थों के साथ समानांतर प्रवाह चैनलों की व्यवस्था बनाई जा सके। प्लेटें एक अत्यंत बड़े सतह क्षेत्र का उत्पादन करती हैं, जो सबसे तेज़ संभव स्थानांतरण की अनुमति देती हैं। प्रत्येक कक्ष को पतला बनाना यह सुनिश्चित करता है कि तरल की अधिकांश मात्रा प्लेट से संपर्क करती है, फिर से विनिमय में सहायता करती है। गर्त भी विनिमायक में गर्मी हस्तांतरण को अधिकतम करने के लिए तरल में एक अशांत प्रवाह बनाता है और बनाए रखता है। कम प्रवाह दर पर उच्च स्तर की अशांति प्राप्त की जा सकती है और फिर उच्च ताप अंतरण गुणांक प्राप्त किया जा सकता है। खोल और नली ऊष्मा विनिमायकों की तुलना में, एक प्लेट ऊष्मा विनिमायकों में तापमान दृष्टिकोण (ठंडी और गर्म धाराओं के तापमान के बीच सबसे छोटा अंतर) 1 डिग्री सेल्सियस जितना कम हो सकता है जबकि खोल और नली ऊष्मा विनिमायकों को 5 डिग्री सेल्सियस या उससे अधिक के दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है। समान मात्रा में गर्मी के आदान-प्रदान के लिए, प्लेट हीट एक्सचेंजर का आकार छोटा होता है, क्योंकि प्लेटों द्वारा वहन किए जाने वाले बड़े गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र (बड़ा क्षेत्र जिसके माध्यम से गर्मी यात्रा कर सकती है)। प्लेट हीट-एक्सचेंजर में स्टैक से प्लेटों को जोड़ने या हटाने के माध्यम से गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र को बढ़ाना और कम करना सरल है। प्लेट ऊष्मा विनिमायकों का मूल्यांकन करते हुए सभी प्लेट ऊष्मा विनिमायक बाहर की ओर समान दिखते हैं। अंतर अंदर की ओर है, प्लेट डिजाइन और उपयोग की जाने वाली सीलिंग तकनीकों के विवरण में। इसलिए, प्लेट हीट एक्सचेंजर का मूल्यांकन करते समय, न केवल आपूर्ति किए जा रहे उत्पाद के विवरण का पता लगाना बल्कि निर्माता द्वारा किए गए अनुसंधान और विकास के स्तर और कमीशन के बाद की सेवा और स्पेयर पार्ट्स की उपलब्धता का विश्लेषण करना भी बहुत महत्वपूर्ण है। हीट एक्सचेंजर का मूल्यांकन करते समय ध्यान में रखने के लिए एक महत्वपूर्ण पहलू हीट एक्सचेंजर के भीतर नाली के रूप हैं। दो प्रकार के होते हैंः इंटरमेटिंग और शेवरॉन कॉरूगेशन। सामान्य तौर पर, दबाव में गिरावट में दी गई वृद्धि के लिए शेवरॉन से अधिक गर्मी हस्तांतरण वृद्धि का उत्पादन किया जाता है और आमतौर पर अंतःसंयोजन नाली की तुलना में अधिक उपयोग किया जाता है। हीट एक्सचेंजर्स की दक्षता बढ़ाने के लिए संशोधनों के इतने अलग-अलग तरीके हैं कि यह बेहद संदिग्ध है कि उनमें से किसी को भी वाणिज्यिक सिम्युलेटर द्वारा समर्थित किया जाएगा। इसके अलावा, कुछ मालिकाना डेटा कभी भी गर्मी हस्तांतरण वृद्धि निर्माताओं से जारी नहीं किया जा सकता है। हालाँकि, इसका मतलब यह नहीं है कि उभरती हुई तकनीक के लिए कोई भी पूर्व-मापन इंजीनियरों द्वारा पूरा नहीं किया जाता है। ऊष्मा विनिमायकों में परिवर्तन के कई अलग-अलग रूपों के बारे में संदर्भ जानकारी नीचे दी गई है। पारंपरिक ऊष्मा विनिमायक के उपयोग की तुलना में लागत लाभ ऊष्मा विनिमायक होने का मुख्य उद्देश्य हमेशा ऊष्मा विनिमायक वृद्धि द्वारा पूरा किया जाना चाहिए। अशुद्धि क्षमता, विश्वसनीयता और सुरक्षा अन्य विचार हैं जिनसे निपटा जाना चाहिए। सबसे पहले आवधिक सफाई है। समय-समय पर सफाई (ऑन-साइट सफाई) सभी कचरे और गंदगी को बाहर निकालने का सबसे कुशल तरीका है जो समय के साथ हीट एक्सचेंजर की दक्षता को कम कर देता है। इस दृष्टिकोण के लिए पीएचई (प्लेट हीट एक्सचेंजर) के दोनों किनारों को निकालने की आवश्यकता होती है, जिसके बाद सिस्टम में तरल पदार्थ से इसे अलग किया जाता है। दोनों तरफ से, पानी को तब तक बाहर निकालना चाहिए जब तक कि यह पूरी तरह से साफ न हो जाए। सर्वोत्तम परिणामों के लिए नियमित संचालन के विपरीत दिशा में फ्लशिंग की जानी चाहिए। एक बार जब यह हो जाता है, तो यह सुनिश्चित करते हुए कि एजेंट पीएचई (प्लेट हीट एक्सचेंजर) गैस्केट और प्लेटों के साथ संगत है, एक सफाई एजेंट पर पारित करने के लिए एक गोलाकार पंप और एक समाधान टैंक का उपयोग करने का समय है। अंत में, जब तक निर्वहन धारा साफ नहीं हो जाती, तब तक प्रणाली को फिर से पानी से साफ किया जाना चाहिए। प्लेट ऊष्मा विनिमायकों का अनुकूलन पीएचई में सुधार प्राप्त करने के लिए, दो महत्वपूर्ण कारकों अर्थात् ऊष्मा हस्तांतरण की मात्रा और दबाव में गिरावट पर विचार किया जाना चाहिए ताकि ऊष्मा हस्तांतरण की मात्रा को बढ़ाने और दबाव में गिरावट को कम करने की आवश्यकता हो। प्लेट हीट एक्सचेंजर्स में नालीदार प्लेट की उपस्थिति के कारण, उच्च घर्षण हानि के साथ प्रवाह के लिए एक महत्वपूर्ण प्रतिरोध होता है। इस प्रकार प्लेट ताप विनिमायकों को डिजाइन करने के लिए, दोनों कारकों पर विचार करना चाहिए। रेनॉल्ड्स संख्याओं की विभिन्न श्रेणियों के लिए, प्लेट ताप विनिमायकों के लिए कई सहसंबंध और शेवरॉन कोण मौजूद हैं। प्लेट ज्यामिति प्लेट हीट एक्सचेंजर्स में गर्मी हस्तांतरण और दबाव में गिरावट में सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक है, हालांकि ऐसी विशेषता सटीक रूप से निर्धारित नहीं की गई है। नालीदार प्लेट ऊष्मा विनिमायकों में, प्लेटों के बीच संकीर्ण मार्ग के कारण, एक बड़ी दबाव क्षमता होती है और मार्ग के साथ प्रवाह अशांत हो जाता है। इसलिए, इसके लिए अन्य प्रकार के ताप विनिमायकों की तुलना में अधिक पम्पिंग शक्ति की आवश्यकता होती है। इसलिए, उच्च गर्मी हस्तांतरण और कम दबाव गिरावट को लक्षित किया जाता है। प्लेट हीट एक्सचेंजर का आकार औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है जो दबाव में गिरावट से प्रभावित होते हैं। प्रवाह वितरण और ऊष्मा हस्तांतरण समीकरण एक प्लेट ऊष्मा विनिमायक की डिजाइन गणना में प्रवाह वितरण और दबाव में गिरावट और ऊष्मा हस्तांतरण शामिल हैं। पहला कई गुना प्रवाह वितरण का मुद्दा है। प्लेट हीट एक्सचेंजर के एक लेआउट विन्यास को आमतौर पर तरल पदार्थों को विभाजित करने और संयोजन के लिए दो मैनिफोल्ड हेडर के साथ एक मैनिफोल्ड प्रणाली में सरल बनाया जा सकता है, जिसे हेडर में प्रवाह दिशा के अनुसार यू-प्रकार और जेड-प्रकार की व्यवस्था में वर्गीकृत किया जा सकता है, जैसा कि मैनिफोल्ड व्यवस्था में दिखाया गया है। बस्सिओनी और मार्टिन ने डिजाइन का पिछला सिद्धांत विकसित किया। हाल के वर्षों में वांग ने सभी मुख्य मौजूदा मॉडलों को एकीकृत किया और एक सबसे पूर्ण सिद्धांत और डिजाइन उपकरण विकसित किया। प्लेट हीट एक्सचेंजर से गुजरने वाले गर्म और ठंडे तरल पदार्थों के बीच गर्मी हस्तांतरण की कुल दर को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता हैः क्यू = यू. ए. टी. एम. जहां यू समग्र गर्मी हस्तांतरण गुणांक है, ए कुल प्लेट क्षेत्र है, और ए. टी. एम. लॉग औसत तापमान अंतर है। यू गर्म और ठंडी धाराओं में ऊष्मा हस्तांतरण गुणांक पर निर्भर है। उनकी सफाई हीट एक्सचेंजर को बंद करने या संचालन को बाधित करने की आवश्यकता के बिना अशुद्धि और स्केलिंग से बचने में मदद करती है। ऊष्मा विनिमायक के प्रदर्शन को कम करने और नली के विस्तार की सेवा जीवन से बचने के लिए, ओ. एन. सी. (ऑनलाइन सफाई) का उपयोग एक स्वतंत्र दृष्टिकोण के रूप में या रासायनिक उपचार के संयोजन के रूप में किया जा सकता है। पुनः परिसंचारी गेंद प्रकार प्रणाली और ब्रश और टोकरी प्रणाली कुछ ओ. एन. सी. तकनीकें हैं। ओ. एफ. सी. (ऑफ़लाइन सफाई) एक अन्य प्रभावी सफाई विधि है जो प्रभावी रूप से ऊष्मा विनिमायकों के प्रदर्शन को बढ़ाती है और संचालन व्यय को कम करती है। यह विधि, जिसे पिगिंग के रूप में भी जाना जाता है, बुलेट उपकरण जैसे आकार का उपयोग करती है जिसे प्रत्येक ट्यूब में डाला जाता है और ट्यूब को नीचे करने के लिए उच्च वायु दबाव का उपयोग किया जाता है। ओ. एफ. सी. के अलावा रासायनिक धुलाई, हाइड्रो-ब्लास्टिंग और हाइड्रो-लैंसिंग अन्य व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधियाँ हैं। ये दोनों तकनीकें, जब बार-बार उपयोग की जाती हैं, तो विनिमायक को अपनी इष्टतम दक्षता में तब तक बहाल कर देगी जब तक कि अशुद्धि और मापन धीरे-धीरे फिसलना शुरू नहीं कर देते और ऊष्मा विनिमायक की दक्षता पर प्रतिकूल प्रभाव नहीं डालते। एक ऊष्मा विनिमायक के लिए संचालन और रखरखाव लागत आवश्यक है। लेकिन लागत को कम करने के अलग-अलग तरीके हैं। सबसे पहले, ऊष्मा विनिमायक पर अशुद्धि निर्माण को कम करके लागत को कम किया जा सकता है जो समग्र ऊष्मा हस्तांतरण गुणांक को कम करता है। अनुमान के अनुसार, अशुद्धि के गठन के प्रभाव से परिचालन नुकसान की भारी लागत उत्पन्न होगी जो 4 अरब डॉलर से अधिक है। पूँजी लागत, ऊर्जा लागत, रखरखाव लागत और लाभ हानि की लागत सहित कुल अपव्यय लागत। रासायनिक अशुद्धि अवरोधक अशुद्धि नियंत्रण विधियों में से एक है। उदाहरण के लिए, एक्रिलिक एसिड/हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल एक्रिलेट (ए. ए./एच. पी. ए.) और एक्रिलिक एसिड/सल्फोनिक एसिड (ए. ए./एस. ए.) कॉपोलिमर का उपयोग कैल्शियम फॉस्फेट के जमाव द्वारा अशुद्धता को रोकने के लिए किया जा सकता है। इसके बाद, ऊष्मा विनिमायक को ऊर्ध्वाधर रूप से स्थापित करके अशुद्धि के जमाव को भी कम किया जा सकता है क्योंकि गुरुत्वाकर्षण बल ऊष्मा विनिमायक में ऊष्मा हस्तांतरण सतह से किसी भी कण को दूर खींचता है। दूसरा, द्रव के रूप में अत्यधिक गर्म भाप की तुलना में संतृप्त भाप का उपयोग करने पर संचालन लागत को कम किया जा सकता है। अत्यधिक गर्म भाप एक अवाहक और खराब ऊष्मा संवाहक के रूप में कार्य करती है, यह ऊष्मा विनिमायक जैसे ऊष्मा अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त नहीं है। प्लेट फिन हीट एक्सचेंजर हीट ट्रांसफर एलएमटीडी संदर्भ ग्रंथ सूची बाहरी लिंक प्लेट हीट एक्सचेंजर्स से संबंधित प्रकाशित लेखों की एक सूची J.M.Pinto और J.A.W.Gut, साओ पाउलो विश्वविद्यालय, ब्राजील द्वारा प्लेट हीट एक्सचेंजर विन्यास के इष्टतम चयन के लिए एक स्क्रीनिंग विधि। एथानासियोस जी. कनारिस, ऐकटेरिनी ए. मौज़ा और स्पाइरोस वी. पारस, अरिस्टोटल यूनिवर्सिटी ऑफ़ थेसालोनिकी द्वारा एक विशिष्ट प्लेट हीट एक्सचेंजर (पीएचई) के इष्टतम डिज़ाइन की तलाश। ऊष्मा विनिमायक