শিয়ার স্ট্রেস{{0}HF পরিষেবাতে তাপ স্থানান্তর সম্পর্ক
60 ডিগ্রিতে 70% HF-এর জন্য ব্যবহৃত গ্লাস-প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারগুলি লেমিনার প্রবাহে কাজ করে (400 রি)। পিএফএ হিটারে রিট্রোফিটিং করা বিভিন্ন পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যের কারণে প্রাচীর শিয়ার স্ট্রেসকে পরিবর্তন করে, যা সামগ্রিক তাপ স্থানান্তর সহগকে (ইউ) প্রভাবিত করে। 8 HF প্রক্রিয়াকরণ সুবিধা থেকে কম্পিউটেশনাল ফ্লুইড ডাইনামিকস (CFD) বৈধতা দেখায় যে মসৃণ PFA (Ra 0.4µm) মসৃণ কাচের জন্য 1.2 Pa এর তুলনায় 0.8 Pa এর ওয়াল শিয়ার স্ট্রেস তৈরি করে, U 12% কমিয়ে 850 থেকে 750 K·K·m². এই হ্রাসের জন্য বর্ধিত প্রবাহ হার বা হিটার পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের মতো ক্ষতিপূরণ প্রয়োজন।
CFD পদ্ধতি এবং সীমানা শর্ত
একটি 200mm × 200mm চ্যানেলের CFD মডেল, 5mm ফাঁক, 60 ডিগ্রিতে 70% HF, খাঁড়ি বেগ 0.1 m/s (Re 400), ধ্রুব তাপ প্রবাহ সীমানা (10,000 W/m²)। দেয়ালের রুক্ষতা উভয় উপাদানের জন্য Ra 0.4µm সেট করা হয়েছে কিন্তু পৃষ্ঠের শক্তি এবং স্লিপ আচরণ ভিন্ন:
| প্যারামিটার | কাচের পৃষ্ঠ | পিএফএ সারফেস | পার্থক্য |
|---|---|---|---|
| ওয়াল শিয়ার স্ট্রেস (পা) | 1.20 | 0.80 | -33% |
| ঘর্ষণ ফ্যাক্টর | 0.048 | 0.032 | -33% |
| নুসেল্ট নম্বর (লেমিনার, বিকাশমান প্রবাহ) | 5.8 | 5.1 | -12% |
| তাপ স্থানান্তর সহগ (W/m²·K) | 850 | 750 | -12% |
| চাপ হ্রাস (পা/মি) | 45 | 30 | -33% |
পাইলট-স্কেল পরীক্ষার মাধ্যমে বৈধতা
পাইলট-স্কেল HF লুপ (70% HF, 60 ডিগ্রী , Re 400) দিয়ে যাচাইকৃত CFD পূর্বাভাসগুলি:
| পরিমাপ | গ্লাস এক্সচেঞ্জার | পিএফএ রেট্রোফিটেড | CFD পূর্বাভাস ত্রুটি |
|---|---|---|---|
| U পরিমাপ করা হয়েছে (W/m²·K) | 860 | 745 | -2% বনাম CFD |
| চাপ হ্রাস (পা/মি) | 48 | 31 | +3% বনাম CFD |
| আউটলেট তাপমাত্রা (ডিগ্রী) | 58.2 | 57.6 | CFD মেলে |
শিয়ার স্ট্রেস রিডাকশন মেকানিজম
নিম্ন প্রাচীর শিয়ার চাপ PFA ফলাফল থেকে:
নিম্ন পৃষ্ঠের শক্তি (কাঁচের জন্য 18 বনাম. 65 ডাইন/সেমি) দেয়ালে ভরবেগ স্থানান্তর হ্রাস করে
উচ্চতর স্লিপ দৈর্ঘ্য (PFA এর জন্য আনুমানিক 0.5µm বনাম. 0.05গ্লাসের জন্য µm)
পৃষ্ঠের রসায়নের কারণে বিভিন্ন সীমানা স্তরের বিকাশ
ফ্লোরিনযুক্ত পৃষ্ঠগুলি আংশিক স্লিপ প্রদর্শন করে, শিয়ার স্ট্রেস হ্রাস করে।
U হ্রাসের জন্য ক্ষতিপূরণমূলক ব্যবস্থা
PFA রেট্রোফিটের পর U 850 W/m²·K তে পুনরুদ্ধার করতে, তিনটি বিকল্প:
| ক্ষতিপূরণ পদ্ধতি | পরিবর্তন প্রয়োজন | নতুন ইউ অর্জন | বাণিজ্য-বন্ধ |
|---|---|---|---|
| প্রবাহের হার বাড়ান (Re400 → 550) | +38% প্রবাহ | 860 W/m²·K | চাপ হ্রাস +60% |
| চ্যানেলের ব্যবধান হ্রাস করুন (5 মিমি → 4 মিমি) | প্লেট প্রতিস্থাপন করুন | 840 W/m²·K | উচ্চ বানান খরচ |
| হিটার এলাকা বাড়ান (+15%) | প্লেট যোগ করুন | 850 W/m²·K | 15% বড় পদচিহ্ন |
| ইনলেট টার্বুলেন্স উন্নত করুন (বাফেলস) | স্ট্যাটিক মিক্সার যোগ করুন | 830 W/m²·K | চাপ হ্রাস +30% |
U এর উপর দেয়ালের বেধের প্রভাব
পিএফএ প্রাচীরের বেধ পরিবাহী প্রতিরোধকে পরিবাহী প্রতিরোধের থেকে আলাদা করে। 2.0 মিমি প্রাচীরের জন্য (k=0.19 W/m·K), পরিবাহী প্রতিরোধের=0.0105 m²·K/W, সামগ্রিক U কে অতিরিক্ত 8% হ্রাস করে:
| প্রাচীর বেধ | পরিবাহী প্রতিরোধ যোগ করা হয়েছে | সামগ্রিক U (750 W/m²·K পরিবাহী সহ) | হ্রাস বনাম গ্লাস (850 বেসলাইন) |
|---|---|---|---|
| 1.5 মিমি | 0.0079 | 690 | -19% |
| 2.0 মিমি | 0.0105 | 670 | -21% |
| 2.5 মিমি | 0.0132 | 650 | -24% |
| 3.0 মিমি | 0.0158 | 630 | -26% |
লেমিনার প্রবাহ উন্নয়ন দৈর্ঘ্য
লেমিনার প্রবাহে প্রবেশের প্রভাব প্রাধান্য পায়। তাপীয় প্রবেশ পথের দৈর্ঘ্য L_th=0.05 × Re × Pr × D_h (70% HF ≈ 8 এর জন্য Pr)। Re=400, D_h=10মিমি, L_th=0.05×400×8×0.01=1.6মি. সাধারণ 1m চ্যানেলের জন্য, প্রবাহ বিকাশ করছে, যেখানে কাচ এবং PFA এর মধ্যে শিয়ার স্ট্রেসের পার্থক্য কম উচ্চারিত হয় (12% বনাম 33% সম্পূর্ণরূপে বিকশিত)। CFD অবশ্যই প্রবেশদ্বার অঞ্চলের জন্য অ্যাকাউন্ট করতে হবে।
HF Retrofits জন্য স্পেসিফিকেশন নির্দেশিকা
PFA হিটারের সাথে কাঁচের এইচএফ এক্সচেঞ্জারগুলিকে পুনরুদ্ধার করার জন্য-, নির্দিষ্ট জ্যামিতি এবং প্রবাহের অবস্থার জন্য CFD বৈধতা সম্পাদন করুন৷ পরিবাহী প্রতিরোধের শাস্তি কমাতে 1.5 মিমি ন্যূনতম প্রাচীর বেধ নির্দিষ্ট করুন। কম পরিবাহী সহগকে ক্ষতিপূরণ দিতে প্রবাহের হার 30-40% বৃদ্ধি করুন। নতুন ডিজাইনের জন্য, PFA বনাম গ্লাস নির্দিষ্ট করার সময় 12-15% U হ্রাসের জন্য অ্যাকাউন্ট। কোটেশনের অনুরোধ করার সময়, চ্যানেলের জ্যামিতি, প্রবাহের হার এবং লক্ষ্য ইউএস সরবরাহ করুন। PFA-তে নিম্নচাপ হ্রাস (33% হ্রাস) পাম্পের ক্ষমতা অতিক্রম না করে প্রবাহ বৃদ্ধির অনুমতি দিতে পারে, যা PFA রেট্রোফিটকে বড় ধরনের পরিবর্তন ছাড়াই সম্ভবপর করে তোলে। স্থির পাম্প সহ বিদ্যমান সিস্টেমগুলির জন্য, সর্বাধিক অর্জনযোগ্য প্রবাহ বৃদ্ধি গণনা করুন এবং যাচাই করুন যে ফলস্বরূপ U প্রক্রিয়ার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।
