কেন খোলা ট্যাঙ্কগুলিতে একটি 316 স্টেইনলেস স্টিলের ফ্ল্যাঞ্জড হিটারের নিমজ্জন গভীরতার শতাংশ বায়ু-জল ইন্টারফেসের ব্যর্থতা বিন্দুকে সংজ্ঞায়িত করে

বাষ্প ফেজ জোন: একটি চাদরযুক্ত হিটারে সবচেয়ে ক্ষয়কারী এবং তাপীয়ভাবে চাপযুক্ত অবস্থান

খোলা বা ভেন্টেড ট্যাঙ্কে ইনস্টল করা 316 স্টেইনলেস স্টীল ফ্ল্যাঞ্জড ইমর্শন হিটারের অকাল ব্যর্থতার অবস্থান একটি ধ্রুবক, অনুমানযোগ্য পদ্ধতিতে, বায়ু{1}}জল ইন্টারফেস জোনে ঘটে, যা সাধারণত তরল স্তরের 20-50 মিমি উপরে এবং নীচে থাকে। এই অঞ্চলটি আংশিক ভেজা, দ্রবীভূত কঠিন পদার্থের বাষ্পীভবন ঘনত্ব, বিরতিহীন এক্সপোজারের কারণে তাপীয় সাইক্লিং এবং উন্নত অক্সিজেনের প্রাপ্যতার একটি অনন্য সমন্বয় সাপেক্ষে। এগুলির প্রত্যেকটি বিচ্ছিন্নভাবে ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করে, এবং একসাথে তারা ব্যর্থতার হার তৈরি করে 5-একই আবরণের সম্পূর্ণ নিমজ্জিত, বা সম্পূর্ণরূপে উন্মুক্ত, অংশের 10 গুণ। নিমজ্জন গভীরতা %, যা নিমজ্জিত খাপের দৈর্ঘ্যের সামগ্রিক উত্তপ্ত দৈর্ঘ্যের অনুপাত, এই আক্রমনাত্মক ইন্টারফেসিয়াল অঞ্চলে হিটার পৃষ্ঠের কতটা সক্রিয় তা সরাসরি নিয়ন্ত্রণ করে। এই কাগজটি ইন্টারফেসের আক্রমণ নিয়ন্ত্রণকারী থার্মোকেমিক্যাল নীতিগুলিকে সম্বোধন করে এবং একটি গভীরতা-নির্দিষ্ট কাঠামো উপস্থাপন করে যা মাত্রার আদেশ দ্বারা হিটারের জীবন বৃদ্ধি করে।

আংশিকভাবে ভেজা ইন্টারফেস ঘনত্ব সেল প্রক্রিয়া

একটি 316 স্টেইনলেস স্টীল আবরণ বায়ু-জল ইন্টারফেস অতিক্রম করার ক্ষেত্রে, তরল স্তরের ঠিক উপরের অঞ্চলটি একটি পাতলা বাষ্পীভবন ফিল্মে ভেজা থাকে এবং নীচের অঞ্চলটি সম্পূর্ণরূপে নিমজ্জিত থাকে। এই বিন্যাসটি একটি আদর্শ ডিফারেনশিয়াল এয়ারেশন বা ঘনত্ব কোষ। সম্পূর্ণ নিমজ্জিত অংশটি অক্সিজেনের ঘনত্ব হ্রাস করেছে (পরিবেষ্টিত তাপমাত্রায় প্রায় 8-10 পিপিএম, তাপমাত্রার সাথে হ্রাস পাচ্ছে) এবং এটি অ্যানোড। যোগাযোগের উপরে ভেজা ফিল্ম, পরিবেষ্টিত অক্সিজেন (21 % O₂) এর সংস্পর্শে আসে, এতে অক্সিজেনের ঘনত্ব বেশি থাকে এবং এটি ক্যাথোড। উৎপন্ন গ্যালভানিক কারেন্ট নিমজ্জিত অ্যানোড থেকে পাতলা-ফিল্ম ক্যাথোডে ধাতুর মধ্য দিয়ে যায় এবং অ্যানোডে ধাতব দ্রবীভূত করে, সাধারণত স্থির তরল স্তরের 10-30 মিমি নিচে অবস্থিত। শুধুমাত্র এই ডিফারেনশিয়াল সেল থেকে নিরপেক্ষ ক্লোরাইড দ্রবণে প্রতি বছর ক্ষয় হার 0.2-0.5 মিমি, যা 3-7 বছরে 1.5 মিমি প্রাচীর বেধ ছিদ্র করার জন্য যথেষ্ট। এই ডিভাইসটি শুধুমাত্র স্থির তরল স্তরের জন্য কাজ করে। ব্যাচ প্রসেসিং বা ট্যাঙ্কের মতো ওঠানামা করা মাত্রাগুলি ঘনত্ব কোষে খাপের বিভিন্ন অংশকে চক্রাকারে উন্মুক্ত করে আক্রমণকে আরও বাড়িয়ে তোলে, এইভাবে একটি বৃহত্তর অঞ্চলে ক্ষয় ছড়িয়ে পড়ে, কিন্তু প্রতিটি বিভাগ অ্যানোডিক ক্যাথোডিক অবস্থার বারবার বিপরীতমুখী হওয়ার অভিজ্ঞতার কারণে প্রথম অনুপ্রবেশের সময়কে কমিয়ে দেয়।

মেনিস্কাসে আক্রমণাত্মক প্রজাতির বাষ্পীভবন সমৃদ্ধকরণ

বাষ্পীভবন ঘনত্ব সবচেয়ে ধ্বংসাত্মক ইন্টারফেসিয়াল প্রক্রিয়া। তরল স্তরের উপরে খাপের উপর থাকা পাতলা ফিল্ম থেকে জলের বাষ্পীভবনের সময় অ-অস্থির দ্রবণগুলি, যেমন ক্লোরাইড, সালফেট, কঠোরতা আয়ন এবং জৈব অ্যাসিডগুলি পিছনে পড়ে থাকে এবং মেনিস্কাসের কাছে জমা হয়। চলমান প্লেটিং বাথগুলিতে, ক্ষেত্রের পরিমাপগুলি বায়ুতে ক্লোরাইডের ঘনত্ব দেখিয়েছে-জল ইন্টারফেসে 50,000-100,000 পিপিএম পর্যন্ত, যেখানে বাল্ক ট্যাঙ্ক দ্রবণ মাত্র 500-1000 পিপিএম। এই ধরনের উচ্চ ঘনত্বে, 316 স্টেইনলেস স্টিলের পিটিং সম্ভাবনা ওপেন-সার্কিট সম্ভাবনার চেয়ে কম, তাই স্বতঃস্ফূর্ত পিটিং বছরের চেয়ে কয়েক দিন বা সপ্তাহে শুরু হয়। এছাড়াও, ঘনীভূত দ্রবণ ধাতব ক্লোরাইডের হাইড্রোলাইসিস দ্বারা pH কমিয়ে দেয়, পিট সাইটে পিএইচ 2-3 এর মতো কম স্থানীয় অম্লতা তৈরি করে। উচ্চ ক্লোরাইড, নিম্ন pH এবং উচ্চ তাপমাত্রার সংমিশ্রণ (ইন্টারফেসের খাপ সাধারণত ফুটন্ত জলের ট্যাঙ্কে 80-95 ডিগ্রিতে চলে) যে কোনও বাল্ক শিল্প তরলের চেয়ে একটি ক্ষয়কারী পরিবেশ প্রদান করে। বাষ্পীভবনের পরে অবশিষ্টাংশগুলি সাদা, সবুজ বা বাদামী ভূত্বক হিসাবে চিহ্নিত করা যেতে পারে। এটি আক্রমনাত্মক আয়নগুলির একটি জলাধার যা ট্যাঙ্কটি নিষ্কাশন করা বা হিটার বন্ধ হয়ে গেলেও ক্ষয় হতে থাকে।

তরল স্তরের সীমানায় থার্মাল সাইক্লিং এবং যান্ত্রিক চাপ

ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল মেকানিজমের পাশাপাশি, 316 শীথটি বাতাসের-জল ইন্টারফেসে উচ্চ তাপীয় এবং যান্ত্রিক চাপের সংস্পর্শে আসে। নিমজ্জিত অংশ, একবার হিটার দ্বারা চালিত হলে, দক্ষতার সাথে তরলে তাপ প্রেরণ করতে পারে এবং তুলনামূলকভাবে ঠান্ডা থাকে (সাধারণত বাল্ক তাপমাত্রার 10-30 ডিগ্রি)। তবে তরলের উপরে উন্মুক্ত স্থানটি বেশিরভাগই বিকিরণ এবং বাতাসে প্রাকৃতিক পরিচলনের মাধ্যমে শীতল হয় এবং তাই এর তাপমাত্রা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়, প্রায়শই বিদ্যুতের ঘনত্ব এবং পরিবেশগত অবস্থার উপর নির্ভর করে 200-400 ডিগ্রি পর্যন্ত। যোগাযোগের সাথে তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট 10-20 মিমি খাপের দৈর্ঘ্য জুড়ে 300 ডিগ্রির বেশি হতে পারে। এই গ্রেডিয়েন্টটি তাপীয় সম্প্রসারণের অমিল ঘটায়: গরম অংশটি শীতল অংশের চেয়ে বেশি প্রসারিত হয়, যার ফলে ইন্টারফেসে প্রসারিত চাপ তৈরি হয় যা প্রতিটি হিটিং চক্রের সময় 316 স্টেইনলেস স্টিলের ফলন শক্তিকে অতিক্রম করতে পারে। বারবার সাইকেল চালানোর ফলে তাপীয় ক্লান্তি ফাটল। সাধারণ ফাটল পরিধিযুক্ত এবং বাইরের আবরণ পৃষ্ঠে উৎপন্ন হয় এবং ভিতরের দিকে চলে যায়। একবার লঙ্ঘন প্রাচীরের মধ্যে প্রবেশ করলে, ট্যাঙ্কের ভিতরের গরম ক্ষয়কারী তরল হিটারের বৈদ্যুতিক বগিতে প্রবেশ করে তাৎক্ষণিক গ্রাউন্ড ফল্ট ব্যর্থতা তৈরি করে। নন-সাইক্লিং তরল সহ ফিক্সড লেভেল হিটারে তাপীয় গ্রেডিয়েন্ট স্ট্রেস স্থির থাকে, তবে তা সত্ত্বেও দীর্ঘ সময় ধরে ক্র্যাপ এবং স্ট্রেস জারা ক্র্যাকিংয়ে অবদান রাখে।

বিভিন্ন পরিষেবার অবস্থার জন্য নিরাপদ নিমজ্জন গভীরতা শতাংশ গণনা করা

নিমজ্জন গভীরতা % হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয় . 100  এল নিমজ্জিত এল মোট উত্তপ্ত যেখানে এল মোট উত্তপ্ত=এল নিমজ্জিত + এল উন্মুক্ত খাপ৷ জলীয় পরিষেবায় 316টি স্টেইনলেস স্টিলের ফ্ল্যাঞ্জযুক্ত হিটারগুলির জন্য, শিল্পের সর্বোত্তম অনুশীলন হল ন্যূনতম নিমজ্জন গভীরতা 75% (অর্থাৎ ন্যূনতম অপারেটিং তরল স্তরে উত্তপ্ত দৈর্ঘ্যের 25% এর বেশি বাতাসের সংস্পর্শে আসে না)। 75% নিমজ্জনের সময়, ইন্টারফেসিয়াল জোনটি মোট খাপের দৈর্ঘ্যের একটি ছোট অনুপাত এবং মেনিস্কাসের উপরে ভেজা ফিল্মটি অতিরিক্ত বাষ্পীভবন ঘনত্ব রোধ করার জন্য যথেষ্ট পাতলা। 50% নিমজ্জনের সাথে, অর্ধেক হিটার ইন্টারফেসের কাছে বা কাছাকাছি থাকে এবং পুরো তাপ প্রবাহটি খাপের উপরের অর্ধেকে কেন্দ্রীভূত হয়, যা ইন্টারফেসে আক্রমণের গতিকে ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করে। নিমজ্জন গভীরতা, বাল্ক ক্লোরাইড ঘনত্ব, এবং প্রজেক্টেড ইন্টারফেস{14}}সীমিত হিটারের জীবনকালের মধ্যে লিঙ্কটি নীচের টেবিলে দেখানো হয়েছে।

ন্যূনতম নিমজ্জন গভীরতা (উত্তপ্ত দৈর্ঘ্যের %) বাল্ক ক্লোরাইড ঘনত্ব (পিপিএম) ইন্টারফেস ছিদ্রের পূর্বে প্রত্যাশিত জীবনকাল (বছর) প্রধান ব্যর্থতা মোড প্রস্তাবিত অ্যাকশন 85-এর চেয়ে বড় বা সমান 85 যেকোনো 8-12 ন্যূনতম ইন্টারফেস, ব্যাপক ক্ষয় সর্বোত্তম দীর্ঘায়ু
75‑85 <500 5‑8 Meniscus pitting Standard industrial specification 
75‑85 500‑2000 3‑5 বাষ্পীভূত ঘনত্ব বিডিং আধা-বার্ষিক পরিদর্শনের সাথে গ্রহণযোগ্য (পরিদর্শন সহ বা ছাড়া)
60-75 <200 3-5 Thermal fatigue + pitting Marginal; consider automatic level control
60-75 200-1000 1-2 দ্রুত মেনিস্কাস পিটিং। একটানা দায়িত্বের জন্য ডিজাইন করা হয়নি
50‑60 6-18 মাস যেকোনো সম্মিলিত ঘনত্ব কোষ + তাপীয় ক্লান্তি এড়িয়ে চলুন; ট্যাঙ্ক বা হিটার স্থানান্তর করুন<50Any<6 monthsSevere interface assault, early perforation.Not valid for any water services
ইন্টারফেস আক্রমণ প্রশমিত করার জন্য ব্যবহারিক নকশা পরিবর্তন

যেখানে প্রক্রিয়ার সীমাবদ্ধতা 75% ন্যূনতম নিমজ্জনকে অনুমতি দেয় না অসংখ্য প্রযুক্তিগত সমন্বয় ইন্টারফেস আক্রমণের তীব্রতা হ্রাস করে। প্রথমটি হল একটি লেভেল কন্ট্রোল সিস্টেমের বাস্তবায়ন যা তরল স্তরকে একটি আঁটসাঁট ব্যান্ডে (±25 মিমি) রাখে যাতে ইন্টারফেসটিকে একটি প্রশস্ত আবরণ এলাকা অতিক্রম করতে বাধা দেয়। দ্বিতীয়টি হল একটি স্থির কূপ বা বাফেলের স্থাপন যা পৃষ্ঠের অশান্তি এবং তরঙ্গের ক্রিয়াকে কমিয়ে দেয়, এইভাবে উন্মুক্ত আবরণে বাষ্পীভূত জমার পুরুত্ব হ্রাস করে। তৃতীয় এবং সবচেয়ে উপকারী পরিবর্তন হল কম বিদ্যুতের ঘনত্ব সহ একটি দীর্ঘ হিটার ব্যবহার করা, যা একটি বিস্তৃত ভেজা অঞ্চলে একই ওয়াটেজ বিতরণ করে এবং এর ফলে ইন্টারফেসে আবরণের তাপমাত্রা হ্রাস পায়। উদাহরণস্বরূপ, 600 মিমি উত্তপ্ত দৈর্ঘ্যের একটি 6 কিলোওয়াট হিটার (410 মিমি জলের গভীরতায় 68% নিমজ্জন) 1200 মিমি উত্তপ্ত দৈর্ঘ্যের একটি 9 কিলোওয়াট হিটারের সাথে প্রতিস্থাপন করা (82 % নিমজ্জন 985 মিমি গভীরতায়, একটি গভীর ট্যাঙ্ক ব্যবহার করে বা অনুভূমিক অঞ্চল থেকে একটি গুরুতর আন্তঃব্যাঙ্কস জোনে সরানো) অঞ্চল বিদ্যমান ট্যাঙ্কগুলিতে যেখানে গভীর নিমজ্জন সম্ভব নয়, কম খরচে উন্নতি হল ইন্টারফেসে একটি প্রতিরক্ষামূলক ওভারশিথ বা প্রতিস্থাপনযোগ্য থার্মওয়েল সহ আরও ক্ষয়-প্রতিরোধী খাদ যেমন ইনকোনেল 625 বা টাইটানিয়াম শীর্ষ 150 মিমি ব্যবহার করে হিটার তৈরি করা।

উপসংহার: একটি অ-আলোচনাযোগ্য নির্ভরযোগ্যতা প্যারামিটার হিসাবে নিমজ্জন গভীরতা

একটি আংশিকভাবে নিমজ্জিত 316 স্টেইনলেস স্টীল ফ্ল্যাঞ্জড হিটারের বায়ু-ওয়াটার ইন্টারফেস একটি উপদ্রব এলাকার চেয়ে বেশি, এটি এমন একটি অবস্থান যেখানে বৈদ্যুতিক রাসায়নিক, তাপীয় এবং যান্ত্রিক ব্যর্থতা প্রক্রিয়াগুলি সম্পূর্ণ গরম করার উপাদানে সবচেয়ে কম পরিষেবা জীবন প্রদান করতে একত্রিত হয়৷ ডিজাইনের নিয়ম যা খোলা ট্যাঙ্কে হিটারের জীবনকে সর্বোত্তমভাবে প্রসারিত করে তা হল সর্বনিম্ন পূর্বাভাসিত তরল স্তরে উত্তপ্ত দৈর্ঘ্যের 75% এর ন্যূনতম নিমজ্জন গভীরতা বজায় রাখা। যেকোন অ্যাপ্লিকেশনে যেখানে প্রক্রিয়া শর্তগুলি এই গভীরতাকে নিষিদ্ধ করে, ইঞ্জিনিয়ারদের হয় যথেষ্ট সংক্ষিপ্ত জীবনকাল (5-10 বছরের পরিবর্তে 12-24 মাস) গ্রহণ করতে হবে বা ক্ষতিপূরণমূলক পদ্ধতিগুলি গ্রহণ করতে হবে যেমন স্তর নিয়ন্ত্রণ, হ্রাস পাওয়ার ঘনত্ব, বা ইন্টারফেস-অঞ্চল অ্যালয় উন্নতি। ফ্ল্যাঞ্জড ইমার্সন হিটারের জন্য উদ্ধৃতি চাওয়ার সময়, ক্রেতাদের উচিত ন্যূনতম, স্বাভাবিক এবং সর্বাধিক তরল স্তরগুলি উত্তপ্ত খাপের দৈর্ঘ্যের সাপেক্ষে উল্লেখ করা এবং সরবরাহকারীকে নিশ্চিত করতে হবে যে প্রস্তাবিত নকশাটি উদ্দিষ্ট তরল রসায়নের জন্য 75% নিমজ্জন নির্দেশিকা পূরণ করে। এখানে উপস্থাপিত সিস্টেমটি ভোক্তাদের প্রত্যাশিত ব্যর্থতার প্রকারের সাথে নিমজ্জন গভীরতার সাথে সম্পর্কযুক্ত করে খোলা ট্যাঙ্ক ইনস্টলেশনে অকাল হিটার ব্যর্থতার সবচেয়ে সাধারণ কারণ এড়ানোর ক্ষমতা প্রদান করে।