শিয়ার স্ট্রেস{0}নাইট্রেশন চুল্লিতে তাপ স্থানান্তর সম্পর্ক
60 ডিগ্রী থেকে 90 ডিগ্রীতে মিশ্র সালফিউরিক এবং নাইট্রিক অ্যাসিড ব্যবহার করে নাইট্রেশন বিক্রিয়া ঐতিহ্যগতভাবে জারা প্রতিরোধের জন্য গ্রাফাইট হিট এক্সচেঞ্জার নিয়োগ করে। নিমজ্জন পিএফএ হিটারে রিট্রোফিটিং পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিবর্তন করে, বিশেষ করে দেয়ালের রুক্ষতা এবং শিয়ার স্ট্রেস ডিস্ট্রিবিউশন, যা সরাসরি বাল্ক হিট ট্রান্সফার সহগকে প্রভাবিত করে। 14টি নাইট্রেশন রিঅ্যাক্টর রেট্রোফিট থেকে পরিমাণগত বিশ্লেষণ দেখায় যে গ্রাফাইট পৃষ্ঠগুলি (Ra 1.5 থেকে 3.0 মাইক্রন) সাধারণ অ্যাজিটেটর গতিতে 12 থেকে 18 Pa এর প্রাচীর শিয়ার স্ট্রেস তৈরি করে, যা 800 থেকে 1100K·KW/m এর তাপ স্থানান্তর সহগ তৈরি করে। PFA পৃষ্ঠতল (Ra 0.4 থেকে 1.0 মাইক্রন) অভিন্ন প্রবাহের অবস্থার অধীনে প্রাচীর শিয়ার স্ট্রেস 5 থেকে 8 Pa পর্যন্ত কমায়, ক্ষতিপূরণমূলক ব্যবস্থা না নেওয়া হলে তাপ স্থানান্তর সহগ 35% থেকে 50% হ্রাস পায়।
টার্বুলেন্স জেনারেশন এবং মোমেন্টাম ট্রান্সফার
একটি কঠিন-তরল ইন্টারফেস স্কেলে তাপ স্থানান্তর সহগ অশান্ত ভরবেগ স্থানান্তর সহ, যা সরাসরি প্রাচীর শিয়ার স্ট্রেসের সাথে সম্পর্কিত। কলবার্ন সাদৃশ্য বলে যে নুসেল্ট সংখ্যা (মাত্রাবিহীন তাপ স্থানান্তর) ঘর্ষণ ফ্যাক্টর (ত্বকের ঘর্ষণ সহগ) এক-তৃতীয় শক্তিতে উত্থাপিত সমানুপাতিক। একটি প্রদত্ত তরল বেগ এবং জ্যামিতির জন্য, প্রাচীর শিয়ার স্ট্রেস τ_w ঘর্ষণ ফ্যাক্টর নির্ধারণ করে। উচ্চতর রুক্ষতা সহ গ্রাফাইট পৃষ্ঠগুলি 1.2 মি/সেকেন্ড বেগে 15 Pa এর τ_w উৎপন্ন করে প্রোট্রুশন-প্ররোচিত ঘূর্ণি শেডিংয়ের মাধ্যমে প্রাচীরের কাছে আরও অশান্তি তৈরি করে। পিএফএ পৃষ্ঠগুলি, মসৃণ হওয়ায়, লেমিনার সাবলেয়ারের বিকাশের অনুমতি দেয় যা অশান্ত এডিগুলিকে দমন করে, একই বেগে τ_w কমিয়ে 6 Pa করে। একটি 4-ব্লেড রিট্রিট কার্ভ ইম্পেলার সহ একটি সাধারণ 1000-লিটার নাইট্রেশন চুল্লির গণনামূলক তরল গতিবিদ্যা মডেলিং দেখায় যে হিটার পৃষ্ঠের তাপ স্থানান্তর সহগ গ্রাফাইট সহ 950 W/m²·K থেকে 520 W/m²·K-এ PFA অপরিবর্তিত হলে অন্যান্য প্যারা পরিবর্তন করা হয়।
PFA রেট্রোফিটের জন্য ক্ষতিপূরণমূলক ব্যবস্থা
পিএফএ-তে স্যুইচ করা থেকে শিয়ার স্ট্রেস হ্রাস তিনটি পরিবর্তনের মাধ্যমে অফসেট করা যেতে পারে: বর্ধিত অ্যাজিটেটর স্পিড, পিএফএ সারফেস ফিনিস রুক্ষ, বা হিটার বান্ডেলের ঘনত্ব হ্রাস। অ্যাজিটেটর স্পিড 120 rpm থেকে 180 rpm-এ বৃদ্ধি করা PFA-তে ওয়াল শিয়ার স্ট্রেসকে 12 Pa-এ উন্নীত করে, তাপ স্থানান্তর সহগকে 850 W/m²·K-এ পুনরুদ্ধার করে। জরিমানা হল 50% বেশি পাওয়ার খরচ (15 কিলোওয়াট বনাম . 10 কিলোওয়াট) এবং অত্যধিক শিয়ার থেকে সম্ভাব্য পণ্যের মানের সমস্যা। ইচ্ছাকৃতভাবে রুক্ষ করা পৃষ্ঠের সাথে PFA হিটার নির্দিষ্ট করা (Ra 1.4 থেকে 1.8 মাইক্রন, নন-স্টিক লেপ সংযোজন দ্বারা অর্জিত) প্রাচীর শিয়ার স্ট্রেসকে স্ট্যান্ডার্ড অ্যাজিটেটর গতিতে 10 Pa পর্যন্ত বাড়িয়ে দেয়, যা মূল গ্রাফাইট তাপ স্থানান্তর সহগের 80% পুনরুদ্ধার করে। হিটার টিউবের সংখ্যা কমানো বা টিউবের ব্যবধান বাড়ানো বান্ডেলের ঘনত্বকে হ্রাস করে, একই সামগ্রিক প্রবাহ হারের জন্য প্রতিটি টিউবের চারপাশে উচ্চতর স্থানীয় বেগকে অনুমতি দেয়, τ_w 9 Pa পর্যন্ত বৃদ্ধি করে এবং মূল সহগের 75% পুনরুদ্ধার করে।
ওয়াল শিয়ার স্ট্রেস এবং ফাউলিং মিথস্ক্রিয়া
নাইট্রেশন বিক্রিয়াগুলি উপজাত tars এবং পলিমার তৈরি করে যা তাপ স্থানান্তর পৃষ্ঠে জমা হয়। প্রাচীর শিয়ার স্ট্রেস ভারসাম্য ফাউলিং বেধ নির্ধারণ করে। 15 Pa এর τ_w সহ গ্রাফাইট 0.1 মিমি এর নিচে ফাউলিং পুরুত্ব সহ একটি পরিষ্কার পৃষ্ঠ বজায় রাখে, 5% থেকে 10% তাপীয় প্রতিরোধ যোগ করে। 6 Pa এর τ_w সহ PFA ফাউলিং 0.4 মিমি পুরুত্বে জমা হতে দেয়, 35% থেকে 40% তাপীয় প্রতিরোধ যোগ করে। নিম্ন প্রাথমিক তাপ স্থানান্তর সহগ এবং ত্বরিত ফাউলিংয়ের সম্মিলিত প্রভাবের অর্থ হল ক্ষতিপূরণমূলক ব্যবস্থা ছাড়াই একটি PFA রেট্রোফিট অপারেশনের 500 ঘন্টার মধ্যে সামগ্রিক তাপ স্থানান্তর 60% থেকে 70% কমাতে পারে। নাইট্রোবেনজিন প্ল্যান্টের ফিল্ড ডেটা দেখায় যে গ্রাফাইট এক্সচেঞ্জারগুলিকে 800-ঘণ্টার ব্যবধানে পরিষ্কার করার প্রয়োজন হয়, যখন একই অ্যাজিটেটর গতিতে কাজ করা PFA হিটারগুলি ফাউলিংয়ের কারণে 250-ঘন্টা ব্যবধানে পরিষ্কার করা প্রয়োজন।
অগ্রাধিকারপ্রাপ্ত ফলাফল দ্বারা রেট্রোফিট ডিজাইন বিকল্প
| রেট্রোফিট অগ্রাধিকার এবং সীমাবদ্ধতা | প্রস্তাবিত PFA কনফিগারেশন | অর্জিত তাপ স্থানান্তর সহগ (W/m²·K) | ওয়াল শিয়ার স্ট্রেস (পা) | অভিক্ষিপ্ত পরিচ্ছন্নতার ব্যবধান |
|---|---|---|---|---|
| তাপ স্থানান্তর সর্বাধিক করুন, আন্দোলনকারী মোড গ্রহণ করুন | স্ট্যান্ডার্ড মসৃণ PFA, আন্দোলনকারী গতি +50% | 850 থেকে 950 | 12 থেকে 14 | 400 থেকে 500 ঘন্টা |
| আন্দোলনকারী পরিবর্তনগুলিকে মিনিমাইজ করুন, রুক্ষ ফিনিস গ্রহণ করুন | টেক্সচার্ড PFA (Ra 1.5µm), স্ট্যান্ডার্ড গতি | 750 থেকে 850 | 10 থেকে 12 | 350 থেকে 450 ঘন্টা |
| খরচ এবং কর্মক্ষমতা ভারসাম্য | টেক্সচারড পিএফএ, অ্যাজিটেটর গতি +25% | 900 থেকে 1000 | 13 থেকে 15 | 500 থেকে 650 ঘন্টা |
| কোন পরিবর্তন অনুমোদিত, ন্যূনতম কর্মক্ষমতা | স্ট্যান্ডার্ড মসৃণ PFA, বিদ্যমান আন্দোলনকারী | 500 থেকে 600 | 5 থেকে 7 | 200 থেকে 300 ঘন্টা |
| সর্বোচ্চ ফাউলিং প্রতিরোধ, ঘন ঘন পরিষ্কার ঠিক আছে | স্পারগার বৃদ্ধি সহ স্ট্যান্ডার্ড মসৃণ PFA | 650 থেকে 750 | 8 থেকে 10 স্পারগার সহ | 250 থেকে 350 ঘন্টা |
ইম্পেলার টাইপ এবং পজিশনিং অ্যাডজাস্টমেন্ট
ইম্পেলারের ধরন পরিবর্তন করা ঘূর্ণন গতি না বাড়িয়ে দেয়ালের শিয়ার স্ট্রেস পুনরুদ্ধার করতে পারে। একটি 4-ব্লেড রিট্রিট কার্ভ ইমপেলার থেকে 6-ব্লেড পিচড ব্লেড টারবাইনে (45 ডিগ্রি কোণ) রেট্রোফিট পিট বিভিন্ন প্রবাহের ধরণগুলির কারণে একই rpm-এ কাছাকাছি-প্রাচীরের টার্বুলেন্স 40% বৃদ্ধি করে। একই 120 rpm সহ ক্ষেত্র পরিমাপ দেখায় যে পিএফএ-তে ওয়াল শিয়ার স্ট্রেস 6 Pa থেকে 9 Pa পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়, তাপ স্থানান্তর সহগ 520 থেকে 720 W/m²·K পর্যন্ত বৃদ্ধি করে। ইম্পেলারটিকে হিটার বান্ডেলের কাছাকাছি নিয়ে যাওয়া (0.5× ব্যাস ব্যবধান থেকে 0.3 × ব্যাস) স্থানীয় বেগও বৃদ্ধি করে। যাইহোক, সম্ভাব্য যান্ত্রিক ক্ষতির বিরুদ্ধে ইম্পেলার প্রক্সিমিটি অবশ্যই ভারসাম্যপূর্ণ হতে হবে; পিএফএ হিটার ন্যূনতম 50 মিমি ইম্পেলার ক্লিয়ারেন্স সহ্য করে, যখন গ্রাফাইট এক্সচেঞ্জারগুলি উচ্চতর কঠোরতার কারণে 25 মিমি ছাড়পত্র সহ্য করতে পারে।
পিএফএ ওয়াল থিকনেস এবং শিয়ার স্ট্রেস ট্রান্সফার
পিএফএ প্রাচীরের বেধ সরাসরি প্রাচীর শিয়ার স্ট্রেসকে প্রভাবিত করে না, যা একটি তরল গতিশীল পরামিতি। যাইহোক, মোটা পিএফএ দেয়াল (2.5 মিমি বনাম. 1.5মিমি) প্রদত্ত দেয়াল শিয়ার স্ট্রেসের জন্য অনুমোদিত তাপ স্থানান্তর সহগকে হ্রাস করে কারণ পলিমারের তাপীয় প্রতিরোধ সামগ্রিক প্রতিরোধকে যোগ করে। 10 Pa এর একটি প্রাচীর শিয়ার স্ট্রেসে 800 W/m²·K এর একটি বাহ্যিক ফিল্ম সহগ তৈরি করে, একটি 1.5 মিমি পিএফএ প্রাচীর 0.008 m²·K/W তাপীয় প্রতিরোধের যোগ করে, সামগ্রিক সহগকে 720 W/m²·K-এ হ্রাস করে। একটি 2.5 মিমি প্রাচীর 0.013 m²·K/W যোগ করে, সামগ্রিক সহগকে 680 W/m²·K-এ কমিয়ে দেয়। রেট্রোফিট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য যেখানে তাপ স্থানান্তর পুনরুদ্ধার গুরুত্বপূর্ণ, রাসায়নিক প্রতিরোধ এবং যান্ত্রিক স্থায়িত্বের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ ন্যূনতম PFA প্রাচীরের বেধ নির্দিষ্ট করুন, সাধারণত 1.8 মিমি থেকে 2.0 মিমি নাইট্রেশন পরিষেবার জন্য 2.5 মিমি যা আক্রমণাত্মক মিশ্র অ্যাসিড ক্ষয় সুরক্ষার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।
নাইট্রেশন সার্ভিস রেট্রোফিটের জন্য স্পেসিফিকেশন গাইডেন্স
নাইট্রেশন রিঅ্যাক্টরে PFA নিমজ্জন হিটারের সাথে গ্রাফাইট হিট এক্সচেঞ্জারগুলিকে রিট্রোফিটিং করার সময়, ইঞ্জিনিয়ারদের অবশ্যই কম্পিউটেশনাল ফ্লুইড ডাইনামিকস ব্যবহার করে বিদ্যমান কনফিগারেশনে প্রাচীর শিয়ার স্ট্রেস গণনা করতে হবে বা অ্যাজিটেটর পাওয়ার ড্র থেকে পারস্পরিক সম্পর্ক স্থাপন করতে হবে। গ্রহণযোগ্য তাপ স্থানান্তর এবং ফাউলিং প্রতিরোধের জন্য মসৃণ PFA-এর জন্য কমপক্ষে 10 Pa বা টেক্সচার্ড PFA-এর জন্য 8 Pa-এর একটি পোস্ট-রেট্রোফিট ওয়াল শিয়ার স্ট্রেস লক্ষ্য করুন। যদি বিদ্যমান আন্দোলনকারী মোটর পাওয়ার রেটিং অতিক্রম না করে বা পণ্যের মানের সমস্যা তৈরি না করে এই মানগুলি অর্জন করতে না পারে, তাহলে একটি হাইব্রিড পদ্ধতি নির্দিষ্ট করুন: নিম্ন-তাপ-প্রবাহ পৃষ্ঠে ক্ষয় সুরক্ষার জন্য PFA ব্যবহার করার সময় তাপ স্থানান্তরের জন্য গ্রাফাইট পৃষ্ঠের অংশের অংশ ধরে রাখুন। বেশিরভাগ নাইট্রেশন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, টেক্সচার্ড PFA (Ra 1.4 থেকে 1.6 মাইক্রন) এবং অ্যাজিটেটর গতিতে 25% থেকে 35% বৃদ্ধির সমন্বয় খরচ, কর্মক্ষমতা এবং নির্ভরযোগ্যতার সর্বোত্তম ভারসাম্য প্রদান করে। কোটেশনের অনুরোধ করার সময়, সরবরাহকারীকে তাদের নির্দিষ্ট হিটার জ্যামিতির জন্য প্রত্যাশিত প্রাচীর শিয়ার স্ট্রেস এবং তাপ স্থানান্তর সহগ গণনা করতে সক্ষম করার জন্য বিদ্যমান আন্দোলনকারীর ধরন, গতি, পাওয়ার ড্র এবং স্নানের সান্দ্রতা ডেটা সরবরাহ করুন। অনুরোধ করুন যে সরবরাহকারী জেনেরিক পারস্পরিক সম্পর্কের উপর নির্ভর না করে কম্পিউটেশনাল ফ্লুইড ডাইনামিকস মডেলিং সঞ্চালন করুন, কারণ হিটার বান্ডেল এবং রিঅ্যাক্টর ইন্টারনালের জটিল জ্যামিতি স্থানীয় শিয়ার স্ট্রেস বিতরণকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে। আন্দোলনকারীদের সংশোধন করতে অক্ষম সুবিধাগুলির জন্য, শুধুমাত্র নিমজ্জন পিএফএ হিটারের উপর নির্ভর না করে একটি বহিরাগত হিট এক্সচেঞ্জারের সাথে একটি রিসার্কুলেশন লুপ যোগ করার কথা বিবেচনা করুন, অতিরিক্ত মূলধনী সরঞ্জামের খরচে সম্পূর্ণরূপে প্রাচীর শিয়ার স্ট্রেস সীমাবদ্ধতা দূর করে৷
