পলিমার অবক্ষয় রোধ করার জন্য একটি পিএফএ নিমজ্জন হিটার এবং ট্যাঙ্ক প্রাচীরের মধ্যে নিরাপদ দূরত্ব কী?

যদি পিএফএ নিমজ্জন হিটারগুলি ট্যাঙ্কের প্রাচীরের খুব কাছাকাছি থাকে, তাহলে হিটার এবং ট্যাঙ্কের প্রাচীরের মধ্যে স্থবির বা ধীর গতিতে প্রবাহিত তরলের একটি স্থানীয় এলাকা গড়ে উঠবে। PFA খাপ থেকে তাপ পরিবহনকারী সাধারণ পরিচলন প্রবাহ এই সীমাবদ্ধ স্থানে সীমিত। ফাঁকের তরল ধীরে ধীরে উত্তপ্ত হয়, এর ঘনত্ব কমে যায় এবং উপরের উষ্ণতর তরলের নিচে আটকে যায়। এই ঘটনাটিকে তরল স্থবিরতা বা চ্যানেলিং বলা হয় এবং স্থানীয় তাপ স্থানান্তর সহগ একটি অবাধ হিটারের তুলনায় 50-80% কম। দেয়ালের দিকে পিএফএ খাপের পৃষ্ঠের তাপমাত্রা খোলা ট্যাঙ্কের দিকের চেয়ে 15-40 ডিগ্রি বেশি। এটি পলিমারের অবনতিকে ত্বরান্বিত করে, ফোস্কা পড়াকে উৎসাহিত করে এবং হিটারের আয়ু কমিয়ে দেয়। ট্যাঙ্কের স্থানের দক্ষতা এবং পুরো হিটার পরিধি জুড়ে সঠিক তরল সঞ্চালনের প্রয়োজনীয়তার ভারসাম্য বজায় রেখে নিরাপদ দূরত্বের মূল্যায়ন করা যেতে পারে।

হিটারে তরল গতিবিদ্যা-থেকে-ওয়াল গ্যাপ
একটি ফ্ল্যাট ট্যাঙ্ক প্রাচীরের সমান্তরালে মাউন্ট করা উল্লম্ব নলাকার হিটারের জন্য, গ্যাপ প্রস্থ (g) হল হিটারের বাইরের পৃষ্ঠ এবং প্রাচীরের মধ্যে দূরত্ব। ব্যবধানে প্রাকৃতিক পরিচলনের মাত্রাবিহীন রেলে সংখ্যা অনুসারে একাধিক শাসন রয়েছে। যখন g 3–4 D-এর চেয়ে বড় হয়, তখন ফাঁকটি একটি খোলা চ্যানেলের মতো কাজ করে এবং তাপ সঞ্চালন সহগ একটি বিনামূল্যের-স্থায়ী হিটারের মতোই হয়। যখন g 1.5D-এর কম হয়, তখন হিটার থেকে আরোহী তরল প্লুম প্রাচীরের সীমানা স্তরকে বিরক্ত করে। উত্তপ্ত তরল ছোট ফাঁকে প্রবাহিত হয়, একটি উচ্চ -বেগের জেট তৈরি করে যা নীচে থেকে শীতল তরল প্রবেশ করে। প্রকৃতপক্ষে, এই জেটটি 0.5D থেকে 1.0D এর ফাঁকের জন্য তাপ সংক্রমণ বাড়ায়। বিপজ্জনক ব্যবস্থা 0.1D এবং 0.4D এর মধ্যে ফাঁকে রয়েছে। এই ধরনের ছোট ক্লিয়ারেন্সে প্রাচীর ঊর্ধ্বগামী জেটের বৃদ্ধিকে সীমাবদ্ধ করে। তরল আটকানোর ফলে স্থানীয় নুসেল্ট সংখ্যা (মাত্রাবিহীন তাপ স্থানান্তর সহগ) ফ্রিস্ট্রিম মানের 30-50% কমে যায়।

একটি স্ট্যান্ডার্ড 25 মিমি ব্যাসের পিএফএ হিটারের (D=25 মিমি) নিরাপদ দূরত্বের থ্রেশহোল্ড ট্যাঙ্কের প্রাচীর থেকে প্রায় 1.0D=25 মিমি। স্থবিরতা শাসন 10 মিমি (0.4D) এ শুরু হয়। 90 ডিগ্রীতে পানিতে 5 মিমি ব্যবধানে পরীক্ষামূলক তথ্য প্রকাশ করে যে দেয়ালের দিকের দিকের তাপ স্থানান্তর গুণাঙ্কটি 800 W/m2K (ফ্রিস্ট্রিম) থেকে 250-350 W/m2K-এ কমিয়ে আনা হবে। 5 W/cm2 তে কাজ করা একটি হিটারের জন্য, এই হ্রাস PFA পৃষ্ঠের তাপমাত্রাকে 105 ডিগ্রী থেকে 135-145 ডিগ্রীতে উন্নীত করে{20}}, 30-40 ডিগ্রী বৃদ্ধি। 145 ডিগ্রিতে পিএফএ-এর মাধ্যমে জল এবং অ্যাসিডের অনুপ্রবেশের হার 105 ডিগ্রির চেয়ে দ্বিগুণ বেশি এবং পলিমারের প্রসার্য শক্তি 15-20% হ্রাস পায়। এই হট স্পটটি স্থানীয়করণ করা হয়েছে এবং প্রাচীরের মুখের দিকে অকাল ফোসকা বা ফাটল সৃষ্টি করে, খোলা দিকটি অক্ষত। 5,000 ঘন্টারও বেশি অপারেশন।

ন্যূনতম দূরত্বের উপাদান এবং তাপমাত্রা নির্ভরতা
The safe minimum distance is proportional to the expected heat flux and the thermal diffusivity of the fluid. The stagnation effect is more noticeable in high heat flux (>8 W/cm2) অ্যাপ্লিকেশন কারণ ব্যবধানে তাপমাত্রা বৃদ্ধি বেশি। যখন এই ধরনের পরিস্থিতি দেখা দেয়, সর্বনিম্ন নিরাপদ ব্যবধান 1.5 D-এ বৃদ্ধি করা উচিত। কম তাপ প্রবাহের জন্য (<3 W/cm²), gaps as small as 0.3D may be allowed, as the temperature rise is still below safe limits. The fluid viscosity also affects the behaviour. Even in open tanks, high viscosity oils (>1,000 cP) দুর্বল প্রাকৃতিক পরিচলন আছে। ছোট ফাঁকে স্থবিরতা শাস্তি কম গুরুতর কারণ মুক্তধারার তাপ স্থানান্তর সহগ ইতিমধ্যেই কম (100-200 W/m²·K)। তেলের সমস্যাটি এত বেশি স্থানীয় ওভারহিটিং নয় যতটা সাধারণভাবে তাপ স্থানান্তর হ্রাস। সবচেয়ে গুরুতর স্থবিরতা শাস্তি এবং সবচেয়ে বড় নিরাপদ দূরত্বের প্রয়োজনীয়তাগুলি জল এবং পাতলা অ্যাসিড (কম সান্দ্রতা, উচ্চ তাপীয় বিচ্ছুরণ) এর ক্ষেত্রে ঘটে।

ট্যাঙ্কের দেয়ালের উপাদান গুরুত্বপূর্ণ কারণ এটি সীমানা শর্ত সংজ্ঞায়িত করে। একটি ধাতব ট্যাঙ্ক প্রাচীর (উচ্চ তাপ পরিবাহিতা) তাপকে ফাঁক থেকে দূরে স্থানান্তর করতে পারে, আংশিকভাবে স্থবিরতা হ্রাস করে। ধাতব প্রাচীর একটি তাপ সিঙ্ক, প্লাস্টিক বা প্রলিপ্ত ট্যাঙ্কের তুলনায় ফাঁকে তরল ঠান্ডা রাখে। স্টেইনলেস স্টিল ট্যাঙ্কের জন্য, নিরাপদ ন্যূনতম ব্যবধান পলিপ্রোপিলিন বা FRP ট্যাঙ্কের তুলনায় 20 থেকে 30 শতাংশ কমানো যেতে পারে। যাইহোক, যদি PFA খাপ দেয়ালে স্পর্শ করে, তাহলে ধাতব ট্যাঙ্কের সাথে গ্রাউন্ড ফল্ট হওয়ার সম্ভাবনা থাকে। 480 V পর্যন্ত ভোল্টেজের জন্য, তাপীয় বিবেচনা নির্বিশেষে সর্বনিম্ন 12 মিমি বৈদ্যুতিক ছাড়পত্র থাকা উচিত।

অ্যাপ্লিকেশন পরামিতি দ্বারা ন্যূনতম নিরাপদ দূরত্ব নির্দেশিকা
হিটারের ব্যাস (D) ফলিত হিট ফ্লাক্স ফ্লুইড টাইপ (সান্দ্রতা) ট্যাঙ্ক ওয়াল ম্যাটেরিয়াল ন্যূনতম প্রস্তাবিত গ্যাপ ইফেক্ট 50% কমানোর গ্যাপ
20-25 মিমি<3 W/cm2 Water, dilute acid (low viscosity)Plastic (PP, PVC, FRP) 0.5D (10–12 mm) Surface temp rise: 8–12°C; suitable for non-critical 20–25 mm 3–6 W/cm² Water, dilute acid Plastic 1.0D (20–25 mm)Surface temp rise: 20-30 C; blistering in 2,000 hr
20-25 mm 3-6 W/cm2 Water, dilute acid Metal (SS, titanium) 0.7D (14-18 mm) Metal wall sinks heat, temp rise 12-18°C 20-25 mm >8 W/cm2 যেকোনো কম-সান্দ্রতা তরল যেকোনো 1.5D (38-40 মিমি) ফাঁক<1.0D causes rapid degradation (<500 hours)
30-40 মিমি (বড়-ব্যাস হিটার) 3-6 W/cm² জল, পাতলা অ্যাসিড প্লাস্টিক 1.0D (30-40 মিমি) বড় ডি এর জন্য অনুরূপভাবে বড় ফাঁক প্রয়োজন
Any diameter Any heat fluxHigh-viscosity oil (>1,000 cP) যেকোনো 0.3D (মিনিট 10 মিমি) স্থবিরতা শাস্তি বিনয়ী; তেল সান্দ্রতা যেভাবেই হোক পরিচলন সীমাবদ্ধ করে
যেকোনো ব্যাস যেকোনো ফুটন্ত তরল যেকোনো 1.5D মিনিটের বাষ্পের বুদবুদের গ্যাপ এড়ানোর জন্য জায়গা প্রয়োজন<1.0D produces vapour blanketing
ছোট ট্যাঙ্ক (প্রশস্ত<5D) Any Any Any Not applicable Center mounting required; wall clearance is insufficient; use numerous smaller heaters
ইনস্টলেশনের ব্যবহারিক যাচাইকরণ
দুটি ক্ষেত্র পরীক্ষা দেখায় যে বিদ্যমান ইনস্টলেশনগুলিতে পর্যাপ্ত স্থান নেই যেখানে দূরত্ব সরাসরি পরিমাপ করা যায় না (বন্ধনী বা ফ্ল্যাঞ্জ দ্বারা হিটার লুকানো)। প্রথমে, একটি দর্শনীয় পোর্টের মাধ্যমে বা ট্যাঙ্ক নিষ্কাশনের সময় একটি ইনফ্রারেড থার্মোমিটার ব্যবহার করে দেয়ালের দিকে মুখ করে PFA পৃষ্ঠের তাপমাত্রা পরিমাপ করুন। স্থবিরতা স্বীকৃত হয়েছিল যখন দেয়ালের-মুখী দিক এবং উন্মুক্ত-ট্যাঙ্ক সাইডের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য 15 ডিগ্রির বেশি ছিল। দ্বিতীয়ত, স্থানীয় বিবর্ণতা (হলুদ-বাদামী) বা ফোসকা পড়ার জন্য একটি ডি-উজ্জ্বল হিটারের দিকের-মুখী দিকটি পরীক্ষা করুন৷ খোলা পাশ অবনতির কোনো প্রমাণ প্রদর্শন করার অনেক আগেই এই লক্ষণগুলি প্রাচীরের দিকে থাকে। নতুন ইনস্টলেশনের জন্য স্পেসার বা স্ট্যান্ডঅফ নিয়োগ করুন যা একটি সংজ্ঞায়িত সর্বনিম্ন ব্যবধান বজায় রাখে। ধাতু স্ট্যান্ডঅফের জন্য একটি ভাল পছন্দ নয়, কারণ এটি স্থল ফল্ট লাইন গঠন করতে পারে। প্লাস্টিক (PVDF বা PTFE) স্ট্যান্ডঅফ হল সেরা পছন্দ। হিটারের ঠিক উপরে এবং নীচে অবস্থান স্ট্যান্ডঅফগুলি - মধ্য-স্প্যান স্ট্যান্ডঅফগুলি তাদের নিজস্ব স্থবিরতা বিন্দু তৈরি করে৷ ট্যাঙ্কের আকার প্রয়োজনীয় ন্যূনতম থেকে কম হলে, নিম্ন তাপ সঞ্চালন অফসেট করতে হিটারের ওয়াটের ঘনত্ব 25-30% কমিয়ে দিন। কম ওয়াটের ঘনত্ব এবং 0.3D ব্যবধান সহ একটি হিটার 1.0D গ্যাপ সহ একটি প্রচলিত হিটারের মতো একই PFA পৃষ্ঠের তাপমাত্রা অর্জন করতে পারে। অথবা একটি বিশাল হিটারের পরিবর্তে দুটি ছোট হিটার রাখুন। তাদের দেয়াল থেকে দূরে এবং একে অপরের থেকে দূরে স্থান.

উপসংহার এক ব্যাস একটি ভাল নিয়ম
The safe minimum distance between a PFA immersion heater and the tank wall for water-based and dilute acid applications, at moderate heat flux (3~6 W/cm2), is one heater diameter (1.0D). Such spacing prevents the stagnation regime increasing PFA surface temperature by 20-30°C and reducing heater life by 50-70%. In metal tanks the gap can be as much as 0.7 D since the conductive wall steals heat from the gap. In high viscosity fluids (>1000 cP), ব্যবধানটি কম গুরুত্বপূর্ণ কারণ ক্লিয়ারেন্স নির্বিশেষে প্রাকৃতিক পরিচলন দুর্বল তবে 0.3D এখনও যান্ত্রিক ক্লিয়ারেন্সের জন্য একটি যুক্তিসঙ্গত সর্বনিম্ন। ফুটন্ত তরলগুলির জন্য, দেওয়ালে আঘাত না করে বাষ্পের বুদবুদগুলিকে পালানোর অনুমতি দেওয়ার জন্য ব্যবধানটি 1.5D-এ বাড়ানো উচিত। পারস্পরিক সম্পর্ক Nu gap/Nu free=1-exp(-1.2 g/D) কম্প্যাক্ট ট্যাঙ্ক ডিজাইন নির্মাণে জড়িত প্রকৌশলীরা g/D < 1.0 এর জন্য ফাঁকে অনুমিত তাপমাত্রা বৃদ্ধি গণনা করতে ব্যবহার করতে পারেন। যদি গণনা করা পৃষ্ঠের তাপমাত্রা একটানা জন্য 150 ডিগ্রির বেশি হয় বা বিরতিহীন অপারেশনের জন্য 170 ডিগ্রি হয়, হয় ব্যবধান বাড়ান বা ওয়াট ঘনত্ব কমিয়ে দিন। 1,000-3,000 ঘন্টা পরে অনুপযুক্ত ক্লিয়ারেন্স-প্রাচীরে স্থানীয়ভাবে ঝলসে যাওয়া থেকে সবচেয়ে সাধারণ ক্ষেত্রের ব্যর্থতা-1,000-3,000 ঘণ্টার পরে সম্পূর্ণরূপে এড়ানো যায় এক-ব্যাসের নিয়মকে সম্মান করে।