একটি রাসায়নিক প্ল্যান্ট বারো মাস ধরে 5 কিলোওয়াট PTFE নিমজ্জন হিটারের শক্তি খরচ ট্র্যাক করেছে৷ হিটার প্রতি ত্রৈমাসিক descaled ছিল. শক্তির ডেটা একটি পরিষ্কার প্যাটার্ন দেখিয়েছে: পরিচ্ছন্নতার মধ্যে ব্যবহার ক্রমাগত বেড়েছে, তারপর প্রতিটি ডিস্কেলিংয়ের পরে তীব্রভাবে হ্রাস পেয়েছে। বছরের গড় শক্তি খরচ ক্লিন-শেথ বেসলাইনের চেয়ে 12% বেশি। ফাউলিং স্তর, হিটার নিজেই নয়, বৃদ্ধির জন্য দায়ী ছিল।
শীথ ফাউলিং হল গরম করার পৃষ্ঠে জমা জমা হওয়া। জমা হতে পারে খনিজ স্কেল, ধাতু হাইড্রোক্সাইড, জৈব অবশিষ্টাংশ, বা একটি সংমিশ্রণ। সমস্ত ফাউলিং স্তরের PTFE থেকে কম তাপ পরিবাহিতা থাকে, তাই তারা খাপ এবং প্রক্রিয়া তরলের মধ্যে তাপ প্রতিরোধক যোগ করে। একই তাপ সরবরাহ করার জন্য হিটারটিকে আরও গরম চালাতে হবে এবং উচ্চ তাপমাত্রা শক্তির ক্ষতি বাড়ায়।
একটি ফাউলিং স্তরের তাপীয় প্রতিরোধ
একটি ফাউলিং স্তর PTFE খাপ এবং সংবহনশীল সীমানা স্তরের সাথে সিরিজে প্রতিরোধ যোগ করে। মোট তাপীয় রোধ নির্ণয় করে খাপ-থেকে-বাল্ক তাপমাত্রার ব্যবধান। একটি প্রদত্ত তাপ প্রবাহের জন্য, একটি উচ্চতর মোট প্রতিরোধের অর্থ হল উচ্চতর আবরণ তাপমাত্রা।
একটি ফাউলিং স্তরের তাপ পরিবাহিতা তার গঠন এবং ছিদ্রের উপর নির্ভর করে। ক্যালসিয়াম কার্বনেট স্কেলের তাপ পরিবাহিতা 0.5-2.0 W/m·K। ধাতব হাইড্রক্সাইড জমা কম, 0.2-0.5 W/m·K এর পরিসরে। জৈব অবশিষ্টাংশ সর্বনিম্ন, প্রায়ই 0.2 W/m·K এর নিচে। এই আমানতের একটি 1 মিমি স্তর উল্লেখযোগ্য প্রতিরোধ যোগ করে।
| ফাউলিং টাইপ | তাপ পরিবাহিতা | 1 মিমি প্রতিরোধ | খাপ ΔT 1.0 W/cm² এ বৃদ্ধি | শক্তির ক্ষতি |
|---|---|---|---|---|
| ক্যালসিয়াম কার্বনেট | 1.0–2.0 W/m·K | নিম্ন-মধ্যম | 5-10 ডিগ্রী | 5–10% |
| ক্যালসিয়াম সালফেট | 0.8–1.5 W/m·K | পরিমিত | 7-12 ডিগ্রী | 7–12% |
| ধাতব হাইড্রক্সাইড | 0.2–0.5 W/m·K | উচ্চ | 20-50 ডিগ্রী | 15–25% |
| জৈব অবশিষ্টাংশ | <0.2 W/m·K | অনেক উঁচুতে | 50-100 ডিগ্রী | 20–35% |
| মিশ্র আমানত | 0.3–1.0 W/m·K | মাঝারি-উচ্চ | 10-30 ডিগ্রী | 10–20% |
ফাউলিং টাইপ দ্বারা তাপীয় প্রতিরোধ এবং শক্তির ক্ষতি
ফাউলিং কেন শক্তি খরচ বাড়ায়
হিটার দ্বারা ব্যবহৃত শক্তি হল স্নানে সরবরাহ করা দরকারী তাপ এবং ক্ষতির সমষ্টি। দরকারী তাপ প্রক্রিয়া লোড দ্বারা নির্ধারিত হয় এবং ফাউলিং থেকে স্বাধীন। খাপের তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে লোকসান বেড়ে যায়।
টার্মিনাল ঘের, ফ্ল্যাঞ্জ এবং ট্যাঙ্কের দেয়ালের মাধ্যমে ক্ষতি হয়। খাপের তাপমাত্রা যত বেশি হবে, হিটার এবং পরিবেশের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য তত বেশি হবে এবং ক্ষতিও তত বেশি হবে। একটি হিটার পরিষ্কারের চেয়ে 20 ডিগ্রি বেশি গরম কাজ করে এই পথগুলি দিয়ে 10-15% বেশি শক্তি হারাতে পারে।
সেটপয়েন্ট বজায় রাখতে হিটারটিও বেশি সময় ধরে চলে। কন্ট্রোলার স্নানের তাপমাত্রা কমছে বা সেটপয়েন্টে পৌঁছাতে ব্যর্থ হতে দেখে এবং হিটারটিকে শক্তিযুক্ত রাখে। উচ্চ ক্ষয় এবং দীর্ঘ সময়ের সংমিশ্রণ মোট শক্তি খরচ বাড়ায়।
সময়ের সাথে সাথে ফাউলিংয়ের জটিল প্রভাব
ফাউলিং ধীরে ধীরে জমে। একটি পাতলা স্তর তাপ স্থানান্তর উপর সামান্য প্রভাব আছে. কিন্তু স্তর ঘন হওয়ার সাথে সাথে খাপের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, যা আরও জমাকে ত্বরান্বিত করে। প্রক্রিয়াটি স্ব-শক্তিশালী।
শক্তি খরচ একই প্যাটার্ন অনুসরণ করে. এটি প্রথমে ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়, তারপর ফাউলিং স্তর ঘন হওয়ার সাথে সাথে ত্বরান্বিত হয়। ত্রৈমাসিকভাবে ডিস্কেল করা একটি হিটার প্রথম মাসে 5%, দ্বিতীয় মাসে 10% এবং তৃতীয় মাসে 15-20% শক্তি বৃদ্ধি দেখাতে পারে। ত্রৈমাসিকের গড় বেসলাইন থেকে 10-12% বেশি।
| Descaling থেকে সময় | ফাউলিং থিকনেস | খাপ ΔT বৃদ্ধি | আপেক্ষিক শক্তি খরচ |
|---|---|---|---|
| 0 সপ্তাহ (পরিষ্কার) | 0 মিমি | বেসলাইন | 1.00× |
| 2 সপ্তাহ | 0.2-0.4 মিমি | 3-6 ডিগ্রী | 1.03–1.06× |
| 4 সপ্তাহ | 0.4-0.8 মিমি | 6-12 ডিগ্রী | 1.06–1.12× |
| 8 সপ্তাহ | 0.8-1.5 মিমি | 12-20 ডিগ্রী | 1.12–1.20× |
| 12 সপ্তাহ | 1.5-2.5 মিমি | 20-35 ডিগ্রী | 1.20–1.35× |
| 16+ সপ্তাহ | >2.5 মিমি | >35 ডিগ্রী | >1.35× |
ক্লিনিংয়ের মধ্যে ফাউলিং জমে থাকায় শক্তি খরচ বেড়ে যায়
ফাউল করার খরচ-সম্পর্কিত শক্তি বর্জ্য
নষ্ট শক্তির খরচ নির্ভর করে হিটারের ওয়াট, অপারেটিং ঘন্টা এবং বিদ্যুতের হারের উপর। একটি 5 কিলোওয়াট হিটারের জন্য প্রতি বছর 6,000 ঘন্টা প্রতি কিলোওয়াট প্রতি $0.10 এ, ক্লিন-হিটারের শক্তি খরচ হয় $3,000৷ ফাউলিং থেকে গড় 12% বৃদ্ধি প্রতি বছর $360 যোগ করে।
20টি হিটার সহ একটি প্ল্যান্টে, ফাউলিং{1}}সম্পর্কিত শক্তির বর্জ্য প্রতি বছর মোট $7,200 হতে পারে। এটি একটি প্রতিরোধমূলক রক্ষণাবেক্ষণ প্রোগ্রামের খরচের চেয়ে বেশি যা হিটারগুলিকে পরিষ্কার রাখে।
| হিটার ওয়াটেজ | বার্ষিক ঘন্টা | ক্লিন এনার্জি খরচ | 10% ফাউলিং খরচ | 15% ফাউলিং খরচ | বার্ষিক বর্জ্য |
|---|---|---|---|---|---|
| 3 কিলোওয়াট | 6,000 | $1,800 | $1,980 | $2,070 | $180–270 |
| 5 কিলোওয়াট | 6,000 | $3,000 | $3,300 | $3,450 | $300–450 |
| 8 কিলোওয়াট | 6,000 | $4,800 | $5,280 | $5,520 | $480–720 |
| 12 কিলোওয়াট | 6,000 | $7,200 | $7,920 | $8,280 | $720–1,080 |
হিটার ওয়াটেজ এবং ফাউলিং লেভেল দ্বারা বার্ষিক শক্তি খরচ এবং বর্জ্য
ফাউলিং কমানো-সম্পর্কিত শক্তি বর্জ্য
ফাউলিং সম্পর্কিত শক্তির বর্জ্য কমানোর সবচেয়ে কার্যকর উপায় হল ফাউলিং স্তর পুরু হওয়ার আগে কমিয়ে দেওয়া। একটি ত্রৈমাসিক ডিসকেলিং সময়সূচী গড় ফাউলিং স্তরকে 1 মিমি এবং শক্তি বৃদ্ধি 10% এর নিচে রাখে। একটি মাসিক ডিসকেলিং সময়সূচী শক্তি বৃদ্ধিকে 5% এর নিচে রাখে কিন্তু শ্রম এবং ডাউনটাইম খরচ বাড়ায়।
ওয়াটের ঘনত্ব কমলে শীথের তাপমাত্রা কমে যায় এবং ফাউলিং রেট কমে যায়। 0.9 ওয়াট/সেমি² এ চালিত একটি হিটার 1.4 ওয়াট/সেমি² এ একটির চেয়ে ধীরে ধীরে স্কেল জমা করে, যা পরিষ্কার করার মধ্যবর্তী ব্যবধানকে প্রসারিত করে এবং গড় শক্তির অপচয় কমায়।
খাপের পৃষ্ঠে প্রবাহের উন্নতি সীমানা স্তরের বেধ এবং খাপের তাপমাত্রা হ্রাস করে। হিটারে নির্দেশিত একটি এডক্টর বা স্পারজ পাইপ খাপের তাপমাত্রা 10-15 ডিগ্রি কমাতে পারে, যা ফাউলিংকে ধীর করে দেয় এবং শক্তির অপচয় কমায়।
যখন ফাউলিং-সম্পর্কিত শক্তি বর্জ্য একটি স্পেসিফিকেশন সমস্যার সংকেত দেয়
একই ট্যাঙ্কে বারবার ফাউলিং এবং শক্তির অপচয় ইঙ্গিত করে যে হিটারটি একটি ওয়াট ঘনত্বে কাজ করছে যা রসায়ন এবং প্রবাহের অবস্থার জন্য খুব বেশি। কম ওয়াট ঘনত্ব, বৃহৎ পৃষ্ঠ এলাকা এবং উন্নত প্রবাহ অ্যাক্সেস সহ একটি কাস্টম PTFE নিমজ্জন হিটার কনফিগারেশন ফাউলিং এবং সংশ্লিষ্ট শক্তির অপচয় কমায়। স্পেসিফিকেশন প্রক্রিয়ার জন্য স্নানের রসায়ন, অপারেটিং তাপমাত্রা, জলের কঠোরতা এবং প্রয়োজনীয় ওয়াটেজ প্রয়োজন।
