PTFE টিউবিং-এ হিট ট্রান্সফার এনহ্যান্সমেন্ট ডিভাইস হিসাবে স্ট্যাটিক মিক্সারের ভূমিকা কী?
একটি বার্তা রেখে যান
যে প্রক্রিয়াগুলির জন্য তাপ সঞ্চালন এবং মিশ্রণ উভয়েরই প্রয়োজন হয়, যেমন গরম করা সান্দ্র পলিমার বা প্রবাহে রাসায়নিক বিক্রিয়া, PTFE টিউবিংয়ের ভিতরে একটি স্ট্যাটিক মিক্সার ডবল ডিউটি করে: এটি ল্যামিনার প্রবাহ প্রোফাইল ভেঙে তাপ স্থানান্তর বাড়ায় এবং একই সাথে তরল মিশ্রিত করে। স্ট্যাটিক মিক্সার হল এই দুটি ডিভাইসের একটি সংমিশ্রণ যা একটি একক ডিভাইসে উপাদানগুলি ছাড়াই। গতিশীল mixers চলন্ত অংশ বৈশিষ্ট্য. পৃথক হিট এক্সচেঞ্জারগুলি একটি মিশ্রণ বিভাগের নিচের দিকে অবস্থিত। যদিও PTFE টিউবিং তার রাসায়নিক জড়তা এবং নন- পৃষ্ঠের জন্য সুপরিচিত, তবে এর তাপ পরিবাহিতা দুর্বল। স্ট্যাটিক মিক্সারগুলি ল্যামিনার প্রবাহের সীমাবদ্ধতাগুলি অতিক্রম করার একটি শক্তিশালী উপায়।
স্ট্যাটিক মিক্সার কি?
একটি স্ট্যাটিক মিক্সারে একটি টিউবের ভিতরে বেশ কয়েকটি স্থির, অ-{0}}চলমান টুকরা থাকে। সাধারণ নকশাগুলি হল হেলিকাল (সর্পিল) অংশ, ক্রসড ব্লেড বা X-আকৃতির বাধা, পুনরাবৃত্তি ক্রমানুসারে। প্রতিটি উপাদান, যখন তরল টিউবের মধ্য দিয়ে যায়, প্রবাহকে বিভক্ত করে, এটি ঘোরায় এবং প্রতিবেশী স্তরগুলির সাথে এটিকে ফিরিয়ে আনে। মিক্সারের দৈর্ঘ্যের উপর তরল ক্রমাগত রেডিয়াল এবং অ্যাজিমুথাল দিকের দিকে -মুখী হয়।
PTFE টিউবিং স্ট্যাটিক মিক্সার সম্পূর্ণ রাসায়নিক সামঞ্জস্যের জন্য PTFE টিউবিং-এ সম্পূর্ণরূপে PTFE বা PFA (perfluoroalkoxy) দিয়ে তৈরি করা যেতে পারে। বিকল্পভাবে, PTFE আবরণ সহ ধাতু মিক্সারগুলি এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপলব্ধ যেখানে ধাতুর সাথে সামান্য এক্সপোজার অনুমোদিত। বেশ কিছু বিশেষজ্ঞ প্রদানকারী সাধারণ PTFE টিউব অভ্যন্তরীণ ব্যাস (6 মিমি থেকে 25 মিমি বা তার বেশি) ফিট করার জন্য কাস্টম-গঠিত সন্নিবেশগুলি প্রদান করে।
স্ট্যাটিক মিক্সারগুলি কীভাবে তাপ স্থানান্তরকে উন্নত করে
PTFE সিস্টেমে চিকিত্সা করা অনেক সান্দ্র তরলগুলির জন্য প্রভাবশালী প্রবাহ ব্যবস্থা হল একটি মসৃণ টিউবে ল্যামিনার প্রবাহ, এবং তাপ সঞ্চালন বেশিরভাগই পরিবাহিত হয়। একটি প্যারাবোলিক বেগ প্রোফাইল দেখা দেয়: মাঝখানের তরল প্রাচীরের কাছাকাছি থেকে দ্রুত ভ্রমণ করে। এই বেগ বিচ্ছুরণ একটি শক্তিশালী রেডিয়াল তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্টের দিকে পরিচালিত করে। গরম (বা ঠান্ডা) কোর প্রাচীর থেকে তাপ নিরোধক হয়। সামগ্রিক তাপ স্থানান্তর সহগ কম।
একটি স্ট্যাটিক মিক্সারে একটি PTFE টিউবের তাপ স্থানান্তর কনফিগারেশন এই প্রোফাইলটিকে সম্পূর্ণরূপে ধ্বংস করে দেয়। প্রতিটি মিক্সার উপাদান ক্রমাগত তরলকে কেন্দ্র থেকে প্রাচীর এবং তদ্বিপরীত করে। একটি সোজা স্তরযুক্ত কোর্সে প্রবাহিত হওয়ার পরিবর্তে, তরলটি বিশৃঙ্খল আকর্ষণের মধ্য দিয়ে যায়। মূল প্রক্রিয়াগুলি হল:
রেডিয়াল মিশ্রণ - টিউব কেন্দ্র থেকে নিকটবর্তী প্রাচীর অঞ্চলে তরল উপাদানগুলির শারীরিক স্থানান্তর যেখানে তাপ বিনিময় ঘটে।
সীমানা স্তরের ব্যাঘাত - স্থানীয় প্রবাহ বিভাজন এবং মিক্সার উপাদান দ্বারা উত্পন্ন গৌণ ঘূর্ণি তাপ সীমানা স্তরকে পাতলা করে।
তাপমাত্রা সমীকরণ - গরম এবং ঠান্ডা তরলের অবিচ্ছিন্ন মিশ্রণের ফলে যে কোনও ক্রস-বিভাগে প্রায় সামঞ্জস্যপূর্ণ তাপমাত্রা প্রোফাইল তৈরি হয়। কোন হট স্পট এবং কোন ঠান্ডা চ্যানেল.
এর ফলে টিউবের পাশে নুসেল্ট সংখ্যা (Nu) উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি পায়। রেনল্ডস সংখ্যা, তরল সান্দ্রতা এবং মিক্সার আকৃতির একটি ফাংশন হিসাবে মসৃণ-টিউব ল্যামিনার মানের 5 থেকে 10 গুণের নিয়মিত উন্নতির রিপোর্ট করা হয়েছে। কিছু উচ্চ সান্দ্রতা পরিস্থিতিতে, উদাহরণস্বরূপ, পলিমার Re <100 এর সাথে গলে যায়, লাভ অনেক বড় হতে পারে কারণ স্ট্যাটিক মিক্সার জোর করে রেডিয়াল মিশ্রণ প্রদান করে যেখানে প্রাকৃতিক পরিচলন তুচ্ছ।
যুগপত তাপ স্থানান্তর এবং মিশ্রণ: প্রক্রিয়াগুলির তীব্রতার একটি কেস
স্ট্যাটিক মিক্সারগুলি ক্রমাগত প্রক্রিয়াকরণে খুব সহায়ক যখন তাপ এবং গঠনগত একজাতীয়তা উভয়েরই প্রয়োজন হয়। আসুন আমরা একটি নলাকার চুল্লি বিবেচনা করি যেখানে একটি সান্দ্র তরলে একটি এক্সোথার্মিক বিক্রিয়া ঘটে। একটি স্ট্যাটিক মিক্সারের অনুপস্থিতিতে, প্রতিক্রিয়া তাপ টিউবের কেন্দ্রে জমা হয় যা স্থানীয়ভাবে অতিরিক্ত গরম, পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া এবং পণ্যের অবনতির দিকে পরিচালিত করে। কোল্ড টিউব প্রাচীর অনুপযুক্ত অবশেষ.
PTFE টিউবে একটি স্ট্যাটিক মিক্সার সন্নিবেশ একই সাথে তিনটি সুবিধা প্রদান করে:
টিউবের দেয়ালে উন্নত তাপ স্থানান্তর: কোর থেকে আসা গরম তরল ক্রমাগত দেয়ালের দিকে ঠেলে দেওয়া হয়, যেখান থেকে শেলের পাশের কুল্যান্ট (বা গরম করার মাধ্যম) দ্বারা তাপ কার্যকরভাবে অপসারণ করা হয়।
সামঞ্জস্যপূর্ণ তাপমাত্রা প্রোফাইল - রেডিয়াল তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্টগুলি কম করা হয়, কোনও গরম প্যাচ নেই৷
ইউনিফর্ম কম্পোজিশন - একই মিশ্রণের ক্রিয়া সহ বিক্রিয়কদের সমজাতীয় করে এবং ঘনত্বের গ্রেডিয়েন্টগুলি সরিয়ে দেয়।
এই সেটআপে PTFE টিউবটি একটি চুল্লী এবং তাপ এক্সচেঞ্জার হিসাবে কাজ করে এক সাথে - প্রক্রিয়া তীব্রতার একটি সাধারণ উদাহরণ।
বড় আপস: চাপ ড্রপ
বাণিজ্য বন্ধ পাম্পিং খরচ বনাম মিশ্রণ তীব্রতা মধ্যে হয়. স্ট্যাটিক মিক্সারগুলি একটি খালি টিউবের চেয়ে অনেক বেশি চাপের ড্রপ ঘটায়। ঘর্ষণ ফ্যাক্টর একটি নির্দিষ্ট দৈর্ঘ্যের টিউবের জন্য 5 থেকে 20 গুণ বেশি হতে পারে যা উপাদানগুলির সংখ্যা এবং ধরণের উপর নির্ভর করে। প্রতিটি উপাদানের পুনরাবৃত্তিমূলক সংকোচন, প্রসারণ এবং দিক পরিবর্তনের কারণে এই বৃদ্ধি ঘটে।
ডিজাইনারদের অবশ্যই পাম্পিং পাওয়ার বৃদ্ধির সাথে তাপ সংক্রমণের বৃদ্ধির ভারসাম্য বজায় রাখতে হবে। নিম্ন সান্দ্রতা তরলের জন্য এই চাপ হ্রাস গ্রহণযোগ্য হতে পারে (যেমন জল-দ্রাবকের মতো)। খুব সান্দ্র তরলের জন্য (যেমন পলিমার গলে যাওয়া বা ভারী তেল) পাম্পিং খরচ নিষিদ্ধ হতে পারে। যাইহোক, উচ্চ-সান্দ্রতা শাসনে, মসৃণ-টিউব তাপ স্থানান্তর সহগ এত কম যে কিছু ধরনের বৃদ্ধির প্রয়োজন হয়। স্ট্যাটিক মিক্সারগুলি কখনও কখনও একমাত্র ব্যবহারযোগ্য প্যাসিভ সমাধান, কারণ তারা খুব কম রেনল্ডস সংখ্যাতেও কার্যকর মিশ্রণ সরবরাহ করে (পুনরায়<10).
ক্রমাগত প্রক্রিয়াকরণের জন্য, একটি স্ট্যাটিক মিক্সার সহ একটি PTFE টিউবের মাধ্যমে মোট চাপ ড্রপ সাধারণত প্রস্তুতকারকের দ্বারা প্রদত্ত পারস্পরিক সম্পর্ক ব্যবহার করে অনুমান করা হয়। একটি সাধারণ নিয়ম হল যে প্রতিটি মিশ্রণ উপাদান উপাদানের নকশার উপর নির্ভর করে খালি টিউবের 5-20 টিউব ব্যাসের চাপ ড্রপ যোগ করবে।
আদর্শ তরল এবং কাজের অবস্থা
স্ট্যাটিক মিক্সারগুলি প্রাকৃতিক পরিচলনের অনুপস্থিতিতে উচ্চ সান্দ্রতা তরলগুলির জন্য উপযুক্ত। কম সান্দ্রতা এবং উচ্চ বেগ (Re > 4000) সহ প্রবাহে প্রবাহটি ইতিমধ্যেই উত্তাল এবং একটি স্ট্যাটিক মিক্সারের ক্রমবর্ধমান সুবিধা কম। যাইহোক, এমনকি অশান্ত প্রবাহের মধ্যেও, একটি স্ট্যাটিক মিক্সার রেডিয়াল মিশ্রণকে উন্নত করতে পারে এবং তাপমাত্রার বিপর্যয় হ্রাস করতে পারে, বিশেষ করে ছোট টিউবে বা টিউব ইনলেটের কাছাকাছি।
স্ট্যাটিক মিক্সার PTFE টিউব তাপ স্থানান্তর সিস্টেম সাধারণত এর জন্য ব্যবহৃত হয়:
পলিমার গলে গরম করা বা শীতল করা (উদাহরণস্বরূপ PTFE বিচ্ছুরণ প্রক্রিয়াকরণ, ফ্লুরোপলিমার এক্সট্রুশন)
রাসায়নিক বিক্রিয়া যা সান্দ্র এবং সঠিক তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজন (যেমন পলিকনডেনসেশন, ইপোক্সি নিরাময়)
পিটিএফই এর নন- স্টিক সারফেস ফাউলিং প্রতিরোধ করার কারণে খাদ্য ও ওষুধ প্রক্রিয়াকরণ (যেমন সিরাপ, জেল বা মলম গরম করা)
মেটাল হিট এক্সচেঞ্জারে উত্তপ্ত ক্ষয়কারী তরলগুলির জন্য শুধুমাত্র PTFE টিউব দ্বারা প্রদত্ত রাসায়নিকভাবে প্রতিরোধী পথ
কাস্টম ফ্যাব্রিকেশন এবং PTFE স্ট্যাটিক মিক্সার উপলব্ধ
স্ট্যাটিক মিক্সার হল একটি পরিপক্ক প্রযুক্তি যেখানে প্রচুর সংখ্যক টিউব সামগ্রী বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ। PTFE টিউবিং কয়েকটি জাতের মধ্যে পাওয়া যায়:
সম্পূর্ণ PTFE মিক্সার - স্টক PTFE থেকে মেশিন বা ছাঁচে তৈরি। এগুলি মোট রাসায়নিক প্রতিরোধের সরবরাহ করে এবং অতি বিশুদ্ধ বা কঠোর তরলগুলির জন্য ব্যবহৃত হয়। কাস্টম সন্নিবেশ বিশেষ ফ্লুরোপলিমার ফ্যাব্রিকেটর দ্বারা দেওয়া হয়। উত্পাদন পদ্ধতি হল পৃথক উপাদানগুলিকে কাটা বা ঢালাই করা এবং তারপরে সেগুলিকে একটি কেন্দ্রীয় রডে একত্রিত করা বা একটি শক্ত ফিট নকশা নিয়োগ করা।
PFA প্রলিপ্ত মেটাল মিক্সার - PFA বা PTFE ওভারমোল্ড সহ স্টেইনলেস স্টিল কোর। এগুলি ফ্লুরোপলিমারের রাসায়নিক প্রতিরোধের সাথে ধাতুর যান্ত্রিক শক্তির অধিকারী। সাধারণভাবে, এগুলি বড় ব্যাসের জন্য সমস্ত-PTFE মিক্সারের চেয়ে সস্তা।
ফিলার এবং প্যাকিং - এলোমেলো প্যাকিং (যেমন রাশিগ রিং বা PTFE স্যাডল) কিছু অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি কম খরচের সমাধান-। র্যান্ডম প্যাকিং একটি ইঞ্জিনিয়ারড স্ট্যাটিক মিক্সারের অনুমানযোগ্য, পুনরাবৃত্তিযোগ্য মিশ্রণ সরবরাহ করে না।
ডিজাইনারকে অবশ্যই নিশ্চিত করতে হবে যে স্ট্যাটিক মিক্সারের OD সহজেই PTFE টিউবিংয়ে অযৌক্তিক বল ছাড়াই প্রবেশ করানো যায় এবং সিস্টেমটি তাপীয় প্রসারণকে সমর্থন করতে পারে। PTFE (≈ 10–15 × 10−5/ ডিগ্রী ) এর তাপীয় প্রসারণের সহগ খুব বেশি এবং মিক্সারটি চরম তাপমাত্রায় টিউবকে বাঁধা বা বিকৃত করা উচিত নয়।
নকশা বিবেচনা এবং ব্যবহারিক সীমাবদ্ধতা
স্ট্যাটিক মিক্সারদের কিছু সুবিধা আছে কিন্তু তারা ক্যাচাল নয়। নিম্নলিখিত সীমাবদ্ধতা মনে রাখা উচিত:
ফাউলিং সম্ভাব্য - জটিল অভ্যন্তরীণ জ্যামিতি কণা বা অবক্ষয় পদার্থকে আটকাতে পারে। এটি পরিষ্কার তরল বা সামান্য কঠিন ঘনত্বের তরলগুলির জন্য একটি সমস্যা নয়। অপরিষ্কার প্রবাহের স্ব-পরিষ্কার সংস্করণ উপলব্ধ (যেমন, কোন স্থির অঞ্চল ছাড়া হেলিকাল উপাদান)।
ইনস্টলেশন এবং পরিষ্কার করা - স্ট্যাটিক মিক্সারগুলি সিটুতে (সিআইপি) পরিষ্কার করা কঠিন, যেহেতু অভ্যন্তরীণ উপাদানগুলি হস্তক্ষেপ করে। যেখানে পণ্যটি প্রায়শই পরিবর্তিত হয় একটি অপসারণযোগ্য মিশুক বা নিষ্পত্তিযোগ্য PTFE সন্নিবেশ পছন্দ করা যেতে পারে।
টিউবের দৈর্ঘ্য - উপাদানের সংখ্যা (প্রায়ই 4 থেকে 20) মিশ্রণের কার্যকারিতা বাড়ায়। যাইহোক, অনেকগুলি উপাদান সহ দীর্ঘ নল দৈর্ঘ্য দ্বারা উচ্চ চাপের ড্রপ তৈরি হয়। সর্বোত্তম দৈর্ঘ্য প্রয়োজনীয় তাপ স্থানান্তর শুল্ক এবং উপলব্ধ পাম্পিং ক্ষমতার উপর নির্ভর করে।
তাপমাত্রার সীমা - PTFE স্ট্যাটিক মিক্সারগুলি প্রায় 200 ডিগ্রি পর্যন্ত ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে উপাদানটি উচ্চ তাপমাত্রায় নরম হয়ে যায় যা প্রবাহ-প্ররোচিত চাপের অধীনে বিকৃতি ঘটায়। উচ্চ তাপমাত্রার জন্য পিএফএ একটি উচ্চতর পছন্দ (260 ডিগ্রিতে রেট করা হয়েছে)।
উপসংহার: চাপ ড্রপের জন্য একটি নিবিড় কিন্তু শক্তিশালী পদ্ধতি
স্ট্যাটিক মিক্সারগুলি PTFE টিউবিংয়ে একযোগে তাপ স্থানান্তর এবং মিশ্রণ অর্জনের জন্য একটি শক্তিশালী কিন্তু চাপ কমানোর নিবিড় উপায়। এই স্থির উপাদানগুলি ক্রমাগত তরলকে টিউবের কেন্দ্র থেকে প্রাচীরের দিকে নির্দেশ করে, এইভাবে রেডিয়াল তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্টগুলিকে সরিয়ে দেয়। তারা লেমিনার প্রবাহের অধীনে একটি খালি টিউবের উপর 5 থেকে 10 গুণ পর্যন্ত নুসেল্ট সংখ্যাকে বাড়িয়ে তুলতে দেখা গেছে। এগুলি বিশেষত উচ্চ সান্দ্রতা তরলগুলির জন্য উপযোগী যেখানে কোনও প্রাকৃতিক পরিচলন নেই এবং ক্রমাগত চুল্লি-তাপ এক্সচেঞ্জার সংমিশ্রণের জন্য যেখানে তাপমাত্রা এবং সংমিশ্রণের একজাতীয়তা প্রয়োজন।
প্রক্রিয়ার তীব্রতা সাধারণত একটি ডিভাইসে বিভিন্ন ফাংশন একত্রিত করে। পদ্ধতিটি PTFE টিউবিং-এ একটি স্ট্যাটিক মিক্সারের ব্যবহার দ্বারা চিত্রিত করা হয়েছে, যা টিউবিংয়ের একই দৈর্ঘ্যে তাপ স্থানান্তর বৃদ্ধি এবং তরল মিশ্রণ সরবরাহ করে, কোন চলমান অংশ, বৈদ্যুতিক শক্তি বা বাহ্যিক নিয়ন্ত্রণ ছাড়াই। একটি স্ট্যাটিক মিক্সারে একটি PTFE টিউব ব্যবহার করার তাপ স্থানান্তর পদ্ধতিটি ক্ষয়-প্রতিরোধী, উচ্চ-বিশুদ্ধতা, বা সান্দ্র তরল পরিচালনার জন্য প্রকৌশলীদের বিল্ডিং সিস্টেমের জন্য গুরুতর বিবেচনার যোগ্য। অতিরিক্ত পাম্পিং খরচ তাপ কর্মক্ষমতা উন্নতির বিপরীতে ভারসাম্যপূর্ণ হতে হবে। স্ট্যাটিক মিক্সারগুলি প্রায়শই সবচেয়ে সম্ভাব্য এবং সফল পদ্ধতির হয় যখন সান্দ্রতা বেশি হয় এবং তাপ চ্যালেঞ্জ গুরুতর হয়।
