একটি উচ্চ-তাপমাত্রা গ্যাস পরিষেবাতে PTFE এক্সচেঞ্জারের জন্য বিভ্রান্ত ক্লিয়ারেন্স-থেকে{1}}কিভাবে সঠিক টিউব চয়ন করবেন?

একটি গরম গ্যাস-থেকে-গ্যাস হিট এক্সচেঞ্জারে PTFE টিউবগুলির তাপমাত্রা একটি ঠাণ্ডা শুরু থেকে সম্পূর্ণ অপারেশন পর্যন্ত একশ ডিগ্রি বা তার বেশি হতে পারে। এর ফলে লম্বা বাঁকানো প্লাস্টিকের টিউব দৈর্ঘ্য ও প্রস্থে অনেক বৃদ্ধি পায়। যদি কড়া সমর্থন বাফেলের গর্তগুলি ঘরের তাপমাত্রায় একটি কাছাকাছি ক্লিয়ারেন্সের সাথে ড্রিল করা হয়, তাহলে প্রসারিত টিউবগুলি শক্ত প্রান্তগুলির সাথে চাপা হবে, বাঁধা হবে এবং সম্ভবত পিষে বা কাটা হবে। একটি সঠিকভাবে নির্ধারিত কোল্ড ডাইমেনশনাল ক্লিয়ারেন্স, একটি অত্যাবশ্যক নকশা গণনা, এই তাপীয় খিঁচুনি প্রতিরোধ করতে পারে।

এই নিবন্ধটি বর্ণনা করে কিভাবে PTFE এক্সচেঞ্জার গ্যাস পরিষেবার জন্য প্রয়োজনীয় টিউব ব্যাফেল ক্লিয়ারেন্স সঠিকভাবে মূল্যায়ন করা যায়, PTFE-এর তাপীয় সম্প্রসারণের উচ্চ গুণাঙ্ক এবং সাধারণত গ্যাস হ্যান্ডলিং অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে দেখা যায় শক্তিশালী তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্টগুলি বিবেচনা করে।

কেন পিটিএফই টিউবগুলি মেটাল ব্যাফেলের চেয়ে বেশি প্রসারিত হয়
তাপীয় সম্প্রসারণে বড় পার্থক্য
PTFE-এর তাপীয় সম্প্রসারণের সহগ (CTE) স্টেইনলেস স্টিলের তুলনায় প্রায় দশ গুণ বেশি। স্ট্যান্ডার্ড মান:

PTFE: 120-200×10-6/ ডিগ্রি (তাপমাত্রা পরিসীমা এবং অভিযোজনের উপর নির্ভর করে)

স্টেইনলেস স্টিল (304/316) 16-18 x 10-6/ ডিগ্রি

একটি PTFE টিউব 200 ডিগ্রীতে কাজ করে (20 ডিগ্রীতে পরিবেষ্টিত শুরু , ΔT=180 ডিগ্রী) একটি 20 মিমি ব্যাসের বাইরের টিউবের রেডিয়াল প্রসারণ হল:

Δ L= 0 ⋅ L 0 ⋅ Δ T=20 × 150 × 10 − 6 × 180 ≈ 0.54 মিমি Δ D=D 0 ⋅ PTFE ⋅ Δ T=20 × 150 × 4 10 × 4 মিমি

একই প্রারম্ভিক ব্যাসের স্টেইনলেস স্টিলের বাফেলে একটি গর্তের সমতুল্য প্রসারণ হল:

Δঢোল​{0}×17×10−6×180≈0.06 mmΔDhole​=20×17×10−6×180≈0.06 মিমি

নেট রেডিয়াল প্রসারণ পার্থক্য (টিউব বিয়োগ গর্ত) মোটামুটি 0.48 মিমি। যদি ঘরের তাপমাত্রায় ক্লিয়ারেন্স শুধুমাত্র 0.2 মিমি হয়, তাহলে টিউবটি অপারেটিং তাপমাত্রায় ব্যাফেল হোলের বিরুদ্ধে বাধ্য করা হবে। এর ফলে ক্ল্যাম্পিং এবং উচ্চ ঘর্ষণ শক্তি এবং টিউব প্রাচীর সম্ভাব্য নিষ্পেষণ হয়।

অপর্যাপ্ত ক্লিয়ারেন্সের প্রভাব
একটি PTFE টিউবকে একটি শক্ত ব্যাফেল হোলের (বিশেষ করে একটি ধাতব ব্যাফেল) বিরুদ্ধে চাপ দিলে যে ক্ষতি হতে পারে তা হল:

বাইন্ডিং এবং টিউব বাকলিং - টিউব বাফেলের মাধ্যমে অবাধে চলাচল করে না, যার ফলে সাপোর্টের মধ্যে অক্ষীয় সংকোচন এবং বাকলিং হয়।

কাটা বা ঘর্ষণ - একটি ধাতব বাফেলের একটি ধারালো প্রান্ত উচ্চ তাপমাত্রায় নরম হওয়া PTFE-তে কাটতে পারে এবং একটি ফুটো হতে পারে।

খুব টাইট একটি গর্ত থেকে অত্যধিক রেডিয়াল চাপ টিউবটিকে একটি ডিম্বাকৃতির আকৃতিতে নিয়ে যায় যা স্থায়ীভাবে প্রবাহের ক্ষেত্রকে হ্রাস করে এবং তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায়।

একটি ঠান্ডা, ঢিলেঢালা ফিটিং টিউব যখন উষ্ণ হয় তখন অবশ্যই এটির সিলিন্ডারে একটি পিস্টনের মতো একটি স্নাগ কিন্তু ফ্রি ফিট হয়ে প্রসারিত হতে হবে। সঠিক ক্লিয়ারেন্স এমন যে অপারেটিং তাপমাত্রায় টিউবটি কেবল বাফেল গর্তকে স্পর্শ করে, চিমটি করা হয় না।

প্রয়োজন ঠান্ডা ক্লিয়ারেন্স নির্ধারণ
ধাপ 1: টিউবের পৃষ্ঠের সর্বোচ্চ অপারেটিং তাপমাত্রা খুঁজে বের করা
একটি গ্যাস-থেকে-গ্যাস এক্সচেঞ্জারে টিউবের প্রাচীরের তাপমাত্রা সাধারণত গরম এবং ঠান্ডা গ্যাস স্রোতের গড় কাছাকাছি থাকে। কিন্তু প্রবাহ বিকৃত হতে পারে যাতে স্থানীয় গরম প্যাচ আছে। সম্প্রসারণ গণনা সর্বাধিক পূর্বাভাসিত টিউব পৃষ্ঠের তাপমাত্রার উপর ভিত্তি করে করা হবে। রক্ষণশীলতা অনেক ডিজাইনার প্রবেশকারী গরম গ্যাসের তাপমাত্রাকে রক্ষণশীলতার জন্য সবচেয়ে খারাপ কেস টিউব তাপমাত্রা হিসাবে গ্রহণ করেন।

ধাপ 2: টিউবের রেডিয়াল প্রসারণ নির্ধারণ করা
নিম্নলিখিত সূত্রটি ব্যবহার করে রেফারেন্স তাপমাত্রা (সাধারণত 20 ডিগ্রি) থেকে সর্বোচ্চ অপারেটিং তাপমাত্রায় টিউবের বাইরের ব্যাস বৃদ্ধি গণনা করুন। নিরাপত্তার জন্য PTFE-এর CTE-এর ঊর্ধ্ব সীমা ব্যবহার করুন (যেমন. 180-200 x 10^-6 /ºC)

ধাপ 3: ব্যাফেল হোলের রেডিয়াল প্রসারণ গণনা করা
ব্যাফেল উপাদান, সাধারণত স্টেইনলেস স্টীল, কার্বন ইস্পাত বা একটি রেখাযুক্ত ধাতু, অনেক কম প্রসারিত হয়। পরিবেষ্টিত তাপমাত্রায় একটি শূন্য ক্লিয়ারেন্সের জন্য নেট রেডিয়াল হস্তক্ষেপ টিউবের প্রসারণ কমাতে এর প্রসারণ দ্বারা প্রাপ্ত হয়।

ধাপ 4: ন্যূনতম হট ক্লিয়ারেন্স চয়ন করুন
সর্বাধিক কাজের তাপমাত্রায় একটি নন-বাইন্ডিং স্লাইডিং ফিটের জন্য ন্যূনতম ডায়ামেট্রাল ক্লিয়ারেন্স প্রয়োজন। PTFE টিউবিংয়ের জন্য সাধারণ গরম ক্লিয়ারেন্স হল 0.2 থেকে 0.5 মিমি (টিউবের ব্যাসের উপর নির্ভর করে)। এটি টিউবটিকে রেডিয়ালি চেপে যাওয়া থেকে বাধা দেয়।

5. রিভার্সে প্রয়োজনীয় রুম-তাপমাত্রা ক্লিয়ারেন্স গণনা করুন
কোল্ড ক্লিয়ারেন্স (ব্যাসমেট্রাল) প্রয়োজনীয়:

Ccold=Ch+(ΔDtube-ΔDhole) Chot=Ch+(ΔDtube-ΔDhole)

উদাহরণের জন্য টিউব OD 20 মিমি, ΔT=180 ডিগ্রী , হট ক্লিয়ারেন্স টার্গেট=0.3 মিমি:

=0.3+(0.54-0.06)=0.78 মিমি কোল্ড​=0.3+(0.54−0.06)=0.78মিমি

এইভাবে বাফেল হোলটি কোল্ড টিউব OD থেকে 0.78 মিমি বড় হওয়া উচিত। এটি 0.2–0.3 মিমি ক্লিয়ারেন্সের তুলনায় অনেক বেশি ঢিলেঢালা ফিট যা সাধারণত কম-তাপমাত্রার তরল পরিষেবার জন্য ব্যবহৃত হয়।

"PTFE এর গ্যাস এক্সচেঞ্জারদের জন্য ডিজাইনের মানদণ্ড
প্রস্তাবিত নিরাপদ দূরত্ব
টিউব OD (মিমি) সর্বোচ্চ। অপারেটিং তাপমাত্রা (ডিগ্রী) প্রস্তাবিত ঠান্ডা ব্যাসমেট্রাল ক্লিয়ারেন্স (মিমি)
10 150 0.4–0.6 10 200 0.6–0.8 20 150 0.6–0.8 20 200 0.8–1.1 30 200 1.0–1.4
এই পরিসংখ্যান স্টেইনলেস স্টীল baffles ব্যবহার এবং 0.3-0.5 মিমি একটি গরম ক্লিয়ারেন্স উপর ভিত্তি করে। PFA টিউবের জন্য ছাড়পত্র 10-15% কমানো যেতে পারে (কিছুটা কম CTE সহ)।

বাণিজ্য-বন্ধ: ঠান্ডায় কম সমর্থন
একটি শিথিল ঘরের তাপমাত্রা ক্লিয়ারেন্স মানে এক্সচেঞ্জার ঠান্ডা হলে বা স্টার্টআপের সময় টিউবগুলি কম কার্যকরভাবে সমর্থিত হয়। এটি হতে পারে:

ক্ষণস্থায়ী বা কম প্রবাহ পরিস্থিতিতে বর্ধিত টিউব কম্পন

সম্ভাব্য টিউব থেকে টিউব যোগাযোগ (যদি ছাড়পত্র খুব বড় হয়)

টিউব বান্ডিল ইনস্টলেশনের সময় প্রান্তিককরণের বাইরে সামান্য

সমস্যাগুলি সাধারণত সহনীয় হয় যেহেতু এক্সচেঞ্জার তার অপারেটিং জীবনের বেশিরভাগ সময় বর্ধিত তাপমাত্রায় ব্যয় করে, যেখানে স্ফীত টিউবগুলি শক্তভাবে সমর্থিত হয়। ঠান্ডা কম্পনের বিপদ কমাতে, অতিরিক্ত মধ্যবর্তী বাফেলস বা অ্যান্টি-কম্পন স্ট্রিপগুলি যোগ করা যেতে পারে, অথবা টিউবগুলি টিউব শীটে নরমভাবে সংযত করা যেতে পারে।

সঠিক বাফেল উপাদান নির্বাচন করা: ধাতু বা ফ্লুরোপলিমার
প্রয়োজনীয় ক্লিয়ারেন্স বাফেলের উপাদানের উপর নির্ভর করে:

মেটাল ব্যাফেলস ( স্টেইনলেস স্টীল , হ্যাস্টেলয় ) - উচ্চ দৃঢ়তা, তীক্ষ্ণ প্রান্ত। সবচেয়ে বড় ক্লিয়ারেন্স প্রয়োজন কারণ তারা পথ দেয় না বা প্রসারিত নলকে মেনে চলে না। একটি নরম পিএফএ বা পিটিএফই ব্যাফেল একটি ধাতব ব্যাফেলের চেয়ে বেশি ক্ষমাশীল।

রেখাযুক্ত ধাতব বিভ্রান্তি - PTFE আস্তরণ একটি নরম ভারবহন পৃষ্ঠ প্রদান করে, কাটার সম্ভাবনা কমিয়ে দেয়। লাইনারটি স্থিতিস্থাপকভাবে বিকৃতযোগ্য এবং তাই ক্লিয়ারেন্স কিছুটা হ্রাস করা যেতে পারে (10-20%)।

সলিড পিটিএফই বা পিএফএ বিভ্রান্তি এইগুলি টিউবের মতোই প্রায় প্রসারিত হয়। টিউব এবং ব্যাফেলের মধ্যে প্রসারণের পার্থক্যটি শালীন তাই একটি উল্লেখযোগ্যভাবে কঠোর ঠান্ডা ক্লিয়ারেন্স (0.2-0.4 মিমি) নিযুক্ত করা যেতে পারে। কিন্তু কঠিন ফ্লুরোপলিমার ব্যাফেলগুলি ততটা শক্তিশালী নয় এবং উচ্চ গ্যাসের বেগে বিচ্যুত হতে পারে, যা সেগুলিকে সমস্ত গ্যাস পরিষেবার জন্য অনুপযুক্ত করে তোলে।

TEMA স্ট্যান্ডার্ড এবং PTFE
মেটাল হিট এক্সচেঞ্জারগুলির স্ট্যান্ডার্ড টিউব-থেকে-টিউবুলার এক্সচেঞ্জার ম্যানুফ্যাকচারার্স অ্যাসোসিয়েশন (TEMA). 0.4 মিমি ছোট টিউবগুলির জন্য এবং 1.2 মিমি বড় টিউবগুলি চরম তাপমাত্রায় স্টেইনলেস স্টিল টিউবগুলির জন্য সাধারণ ছাড়পত্র। TEMA যদিও PTFE টিউবিংকে সরাসরি সম্বোধন করে না, কারণ PTFE টিউবিং সম্পূর্ণ ভিন্ন উপায়ে প্রসারিত হয়।

একটি PTFE এক্সচেঞ্জারের উচ্চ তাপমাত্রার গ্যাস পরিষেবার জন্য একটি নির্ধারিত ভাতা প্রয়োজন। ডিজাইনাররা শিল্পের মান বা ফ্লুরোপলিমার এক্সচেঞ্জার ডিজাইনের সুপারিশ অনুসরণ করে (যেমন, ডুপন্ট বা চেমোরসের মতো নির্মাতারা) এবং একা TEMA নয়। একটি রক্ষণশীল পদ্ধতির জন্য একটি ভিত্তি হিসাবে ধাতব টিউবগুলির জন্য TEMA ছাড়পত্র নেওয়া এবং PTFE এবং স্টিলের মধ্যে নেট ডিফারেনশিয়াল সম্প্রসারণ যোগ করা।

ব্যবহারিক উদাহরণ: 200 ডিগ্রি গ্যাস পরিষেবার জন্য ছাড়পত্র নির্দিষ্ট করা।
25 মিমি OD এর PTFE টিউব, 316 স্টেইনলেস স্টিলের ব্যাফেলস, সর্বোচ্চ গ্যাসের তাপমাত্রা 200 ডিগ্রি, পরিবেষ্টিত রেফারেন্স 20 ডিগ্রি।

গণনা:

ΔT=180 ডিগ্রি

CTE PTFE ≈ 160 x 10⁻⁶/ ডিগ্রি (20 থেকে 200 ডিগ্রির জন্য পরিসীমার মাঝামাঝি)

CTE ইস্পাত প্রায় 17 × 10⁻⁶ / ডিগ্রী

ΔD_tube=25 × 160e-6 × 180=0.72 মিমি

ΔD গর্ত=25 x 17e-6 x 180=0.077 মিমি

নেট ডিফারেনশিয়াল প্রসারণ=0.72 - 0.077=0.643 মিমি

হট ক্লিয়ারেন্স লক্ষ্য=0.4 মিমি (25 মিমি ওডি)

ঠান্ডা=0.4 + 0.643=1.043 মিমি (প্রায় 1.0 থেকে 1.1 মিমি) ক্লিয়ারেন্স প্রয়োজন

অঙ্কন স্পেসিফিকেশন: ব্যাফেল হোল ব্যাস=টিউব ওডি (ঠান্ডা) + 1.0 মিমি। ঘরের তাপমাত্রায় ফিট বেশ খারাপ। 200 ডিগ্রিতে টিউবটি ছাড়পত্র পূরণ করতে প্রসারিত হয়, বাঁধাই ছাড়াই সমর্থন দেয়।

উপসংহার: তাপীয় ফোলা জন্য নকশা
টিউব এবং ব্যাফেলের মধ্যে একটি আপাতদৃষ্টিতে সহজ ব্যবধান হল একটি গুরুত্বপূর্ণ ডিজাইন বৈশিষ্ট্য, তাপমাত্রা সংবেদনশীল, একটি PTFE গ্যাস এক্সচেঞ্জারে--একটি বিশদ যা একটি ধ্বংসাত্মক তাপীয় লক-কে এড়িয়ে যায়৷ PTFE স্টেইনলেস স্টিলের চেয়ে প্রায় দশগুণ বেশি প্রসারিত হয়, তাই তরল পরিষেবার জন্য পর্যাপ্ত ঘরের তাপমাত্রার ছাড়পত্র উচ্চ তাপমাত্রার গ্যাস প্রয়োগে বাঁধাই এবং টিউবের ক্ষতির কারণ হয়। টিউবের রেডিয়াল প্রসারণ এবং ব্যাফেল হোল গণনা করা যেতে পারে এবং সঠিক ঠান্ডা ক্লিয়ারেন্স নির্দিষ্ট করতে একটি উপযুক্ত গরম অপারেটিং ক্লিয়ারেন্স যোগ করা হয়। যে কোনও সরঞ্জাম যা উত্তপ্ত হয় তার নিজস্ব সম্প্রসারণের জন্য তৈরি করা আবশ্যক। বড় টিউব-টু-ব্যাফেল ক্লিয়ারেন্স সহ একটি PTFE গ্যাস এক্সচেঞ্জার দুর্বল কারিগর নয়। এটা চতুর তাপ প্রকৌশল.