একটি ফুটন্ত নাইট্রিক অ্যাসিড ট্যাঙ্কে (যেমন, 105-110 ডিগ্রিতে 20-30% HNO₃), একটি অনুভূমিকভাবে মাউন্ট করা PFA হিটার ধারাবাহিকভাবে 3-6 মাসের মধ্যে উপরের পৃষ্ঠে পরিধিগত ফাটল তৈরি করে, যখন একই পরিষেবাতে একটি উল্লম্বভাবে মাউন্ট করা হিটার 2-3 বছর স্থায়ী হতে পারে। ব্যর্থতা বাষ্প ব্লঙ্কেটিং, স্থানীয় মাত্রায় অতিরিক্ত উত্তাপ এবং ত্বরিত অক্সিডেটিভ অবক্ষয়ের সংমিশ্রণের কারণে ঘটে। ফুটন্ত সময় উত্পন্ন বুদবুদগুলি অনুভূমিক টিউবের শীর্ষ বরাবর সংগ্রহ করে, একটি অবিচ্ছিন্ন বাষ্প স্তর তৈরি করে যা পিএফএকে অন্তরক করে। উপরের পৃষ্ঠের তাপমাত্রা স্বাভাবিক 115-120 ডিগ্রী থেকে 180-250 ডিগ্রীতে বৃদ্ধি পায়, যখন নীচের অংশটি তরল দ্বারা ঠান্ডা থাকে। কম্বলের নিচে আটকে থাকা নাইট্রিক অ্যাসিড বাষ্প ঘনীভূত হয়, আক্রমণাত্মকভাবে PFA-কে অক্সিডাইজ করে। এর ফল হল দ্রুত ক্ষত, ফাটল এবং শেষ পর্যন্ত ছিদ্র। অনুভূমিক অভিযোজন ফুটন্ত অ্যাসিডের জন্য মৌলিকভাবে অনুপযুক্ত; উল্লম্ব মাউন্ট দৃঢ়ভাবে পছন্দ করা হয়.
অনুভূমিক হিটারে বাষ্প কম্বল প্রক্রিয়া
নিউক্লিয়েট ফুটানোর সময়, হিটারের পুরো পৃষ্ঠ জুড়ে বাষ্পের বুদবুদ তৈরি হয়। একটি উল্লম্ব হিটারে, বুদবুদগুলি বিচ্ছিন্ন হয় এবং দ্রুত উঠে যায়, পৃষ্ঠটি ঝাড়ু দেয় এবং তরল যোগাযোগ বজায় রাখে। একটি অনুভূমিক হিটারে, বুদবুদগুলি নীচের অর্ধেকের উপরে উত্থিত হয় এবং উপরের অর্ধেকে আঘাত করে, যেখানে তারা একটি অবিচ্ছিন্ন বা আধা-একটানা বাষ্প স্তরে একত্রিত হয়। বাষ্প কম্বলের নীচে তাপ স্থানান্তর সহগ 5,000-10,000 W/m²·K (তরল ফুটন্ত) থেকে 100-300 W/m²·K (বাষ্প ফিল্ম) এ নেমে আসে। 3 W/cm² (30,000 W/m²) একটি ধ্রুবক তাপ প্রবাহের জন্য, বাষ্প কম্বলের নীচে পৃষ্ঠের তাপমাত্রা T_surface=T_fluid + q/h=110 + 30,000/200=260 ডিগ্রিতে বৃদ্ধি পায়। এটি পিএফএ (200 ডিগ্রী) এর নিরাপদ ক্রমাগত ব্যবহারের তাপমাত্রাকে অতিক্রম করে এবং এর গলনাঙ্কের (305 ডিগ্রি) কাছে চলে যায়। PFA নরম করে, নাইট্রিক অ্যাসিড বাষ্পে দ্রুত অক্সিডাইজ করে এবং তাপীয় চাপে ফাটল ধরে।
উপরের পৃষ্ঠটি মাঝে মাঝে ভেজা থেকে চক্রাকার চাপ অনুভব করে। বাষ্পের কম্বল তৈরি এবং ভেঙে পড়ার সাথে সাথে প্রতি কয়েক সেকেন্ডে তাপমাত্রা 110 ডিগ্রি থেকে 260 ডিগ্রির মধ্যে চলে। এই তাপীয় শক হাজার হাজার চক্রের (দিন থেকে সপ্তাহ) মধ্যে পরিধিগত ফাটল তৈরি করে।
কর্মক্ষমতা তুলনা: অনুভূমিক বনাম উল্লম্ব ফুটন্ত 25% HNO₃ 108 ডিগ্রিতে
| ওরিয়েন্টেশন | উপরের পৃষ্ঠের তাপমাত্রা (ডিগ্রী) | নীচের পৃষ্ঠের তাপমাত্রা (ডিগ্রী) | ক্র্যাকিং শুরু (মাস) | প্রভাবশালী ব্যর্থতা মোড | আপেক্ষিক জীবন |
|---|---|---|---|---|---|
| অনুভূমিক (25 মিমি OD) | 210–260 | 115–125 | 3–6 | উপরে বৃত্তাকার ফাটল | 1.0× |
| জোর করে সঞ্চালন সহ অনুভূমিক (0.5 মি/সেকেন্ড) | 160–190 | 130–140 | 8–12 | সাধারণ অবনতি | 2.0× |
| উল্লম্ব (একই হিটার) | 115–125 | 115–125 | 24–36 | অভিন্ন বার্ধক্য | 6–8× |
| বাষ্প ঢাল সহ অনুভূমিক (উপরে ছিদ্রযুক্ত ধাতব আবরণ) | 130–150 | 120–130 | 18–24 | ঢাল প্রান্ত এ জারা | 4–5× |
| অনুভূমিক, ডিরেটেড 1.5 ওয়াট/সেমি² | 150–180 | 110–120 | 12–18 | এখনও ফাটল | 3× |
নাইট্রিক অ্যাসিড কেন ক্ষতি ত্বরান্বিত করে
নাইট্রিক অ্যাসিড একটি শক্তিশালী অক্সিডাইজিং এজেন্ট। 200 ডিগ্রীতে, HNO₃ বাষ্প দ্রুত শৃঙ্খল প্রান্তের অক্সিডেশন এবং কার্বনাইল ফ্লোরাইড গ্রুপ তৈরির মাধ্যমে PFA-কে হ্রাস করে। পৃষ্ঠটি ভঙ্গুর হয়ে যায় (কঠোরতা 66 থেকে 78 শোর ডি পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়) এবং মাইক্রোক্র্যাকগুলি বিকাশ করে। বিপরীতে, বিশুদ্ধ পানি বা অক্সিডাইজিং অ্যাসিড ধীরে ধীরে ক্ষয় ঘটায়। বাষ্প কম্বল এবং নাইট্রিক অ্যাসিডের সংমিশ্রণ একটি স্বয়ং-ব্যর্থতার চক্র তৈরি করে: বাষ্প কম্বল তাপমাত্রা বাড়ায়, যা অক্সিডেশনকে ত্বরান্বিত করে, যা পৃষ্ঠের রুক্ষতা বাড়ায়, যা বুদবুদের আনুগত্যকে উৎসাহিত করে, যা বাষ্প কম্বলকে শক্তিশালী করে।
ক্ষেত্রের উদাহরণ
একটি রাসায়নিক প্ল্যান্ট 25% HNO₃ ট্যাঙ্কে (108 ডিগ্রি) ফুটন্ত 2,000 লিটারে অনুভূমিকভাবে একটি 6 কিলোওয়াট পিএফএ হিটার ইনস্টল করেছে। 4 মাস পর, হিটারটি গ্রাউন্ড ফল্টে ছিটকে যায়। পরিদর্শন উপরের পৃষ্ঠে একটি 5 সেমি দীর্ঘ পরিধির ফাটল প্রকাশ করেছে, যার মধ্যে গুরুতর হলুদ এবং ক্ষত রয়েছে। একই প্ল্যান্টের একটি অভিন্ন ট্যাঙ্কে একটি উল্লম্ব হিটার ছিল যা ব্যর্থতা ছাড়াই 30 মাস ধরে কাজ করেছিল। প্ল্যান্টটি অনুভূমিক হিটারটিকে একটি উল্লম্ব মাউন্ট দিয়ে প্রতিস্থাপিত করেছে এবং আর কোন প্রাথমিক ব্যর্থতার সম্মুখীন হয়নি। তারা এখন কোনো ফুটন্ত অ্যাসিড পরিষেবার জন্য অনুভূমিক মাউন্ট নিষিদ্ধ.
প্রয়োজনীয় অনুভূমিক ইনস্টলেশনের জন্য প্রশমন
যদি অনুভূমিক অভিযোজন এড়ানো না যায় (অগভীর ট্যাঙ্ক, স্থানের সীমাবদ্ধতা), তিনটি ব্যবস্থা উপরের পৃষ্ঠ ফাটল হওয়ার ঝুঁকি কমায়:
একটি বাষ্প ঢাল ইনস্টল করুন: একটি ছিদ্রযুক্ত স্টেইনলেস স্টীল প্লেট (5 মিমি ছিদ্র, 40% খোলা জায়গা) হিটারের উপরে 10-20 মিমি স্থাপন করা বুদ্বুদের সংমিশ্রণকে ব্যাহত করে এবং একটি অবিচ্ছিন্ন বাষ্প কম্বলকে বাধা দেয়। ঢাল একই তাপমাত্রায় চলে তবে ধাতব, অক্সিডেশনের জন্য দুর্বল নয়।
ওয়াট ঘনত্ব হ্রাস করুন: উপরের পৃষ্ঠের তাপমাত্রা 150 ডিগ্রির নিচে রাখতে 1.5 W/cm² এর কম বা সমানে কাজ করুন, এমনকি আংশিক বাষ্প কভারেজের অধীনেও।
জোরপূর্বক প্রচলন যোগ করুন: A recirculation pump or agitator with velocity >0.3 m/s বুদবুদগুলি একত্রিত হওয়ার আগে উপরের পৃষ্ঠ থেকে দূরে সরিয়ে দেয়।
হিটারটি সাপ্তাহিক 180 ডিগ্রি ঘোরান: তাপ চাপ বিতরণ, কিন্তু শুধুমাত্র ব্যর্থতা বিলম্বিত.
উপসংহার: ফুটন্ত নাইট্রিক অ্যাসিডের মধ্যে অনুভূমিক মাউন্টিং দ্রুত উপরের পৃষ্ঠের ফাটল সৃষ্টি করে
একটি ফুটন্ত নাইট্রিক অ্যাসিড ট্যাঙ্কে অনুভূমিকভাবে ইনস্টল করা একটি পিএফএ হিটার বাষ্পের কম্বলের কারণে 3-6 মাসের মধ্যে উপরের পৃষ্ঠে পরিধিগত ফাটল তৈরি করে। বুদবুদ উপরের দিকে জমা হয়, একটি অন্তরক বাষ্প স্তর তৈরি করে যা PFA তাপমাত্রা 200 ডিগ্রির উপরে বাড়ায়, অক্সিডেটিভ অবক্ষয় এবং তাপীয় শক ক্র্যাকিংকে ত্বরান্বিত করে। উল্লম্ব অভিযোজন বাষ্প কম্বল দূর করে, হিটারের আয়ু 2-3 বছর পর্যন্ত প্রসারিত করে। ফুটন্ত অ্যাসিডের জন্য, অনুভূমিক মাউন্টিং এড়ানো উচিত। যদি অনিবার্য হয়, বাষ্পের ঢাল যোগ করুন, ওয়াটের ঘনত্ব কমিয়ে দিন বা জোর করে সঞ্চালন ব্যবহার করুন। ফুটন্ত অ্যাসিডে একটি অনুভূমিক হিটারের উপরের পৃষ্ঠটি একটি ব্যর্থতা যা ঘটতে অপেক্ষা করছে। এটি উল্লম্বভাবে মাউন্ট করুন, বা প্রায়ই এটি প্রতিস্থাপন করুন।
