हीट एक्सचेंजर कैसे काम करता है?

एक हीट एक्सचेंजर एक तरल पदार्थ से गर्मी को दूसरे, कूलर, तरल पदार्थ को उनके मिश्रण या सीधे संपर्क में आए बिना पारित करने की अनुमति देकर काम करता है।

उदाहरण के लिए, एक पाइप की कल्पना करें जिसके चारों ओर एक और पाइप है। आंतरिक पाइप एक गर्म तरल पदार्थ को इसके माध्यम से पारित करने की अनुमति दे सकता है जबकि एक ठंडा तरल पदार्थ बाहरी पाइप के माध्यम से एक साथ पारित किया जा सकता है। इससे ठंडे तरल पदार्थ को गर्म तरल पदार्थ का तापमान कम करने की अनुमति मिल जाएगी, क्योंकि गर्म तरल पदार्थ एक साथ ठंडे तरल पदार्थ की गर्मी को बढ़ा देगा। बेशक, यह हीट एक्सचेंज का एक बहुत ही बुनियादी उदाहरण है, और हीट एक्सचेंजर्स की जांच करते समय विचार करने के लिए कई अन्य कारक हैं:

1. गुजरता है

पाइपों को मोड़कर, उदाहरण के लिए 'एस' आकार में, आप तरल पदार्थों को हीट एक्सचेंजर छोड़ने से पहले एक से अधिक 'पास' बनाने की अनुमति दे सकते हैं। सिंगल पास एक सीधा पाइप होता है, जहां तरल पदार्थ एक छोर से प्रवेश करता है और हीट एक्सचेंजर के दूसरे छोर से काफी तेजी से बाहर निकल जाता है। एक डबल पास यू-आकार का उपयोग करता है, ताकि तरल पदार्थ हीट एक्सचेंजर में एक ही छोर से प्रवेश करे और निकल जाए, जिससे हीट एक्सचेंजर में तरल पदार्थ के एक-दूसरे से गुजरने का समय बढ़ जाता है। ट्रिपल पास एक 'एस' आकार की संरचना का उपयोग करता है जो तरल पदार्थ को बाहर निकलने से पहले हीट एक्सचेंजर की लंबाई के साथ तीन बार यात्रा करने की अनुमति देता है। पासों की संख्या जितनी अधिक होगी, गर्मी हस्तांतरण की मात्रा उतनी ही अधिक उपलब्ध होगी - सिर्फ इसलिए कि तरल पदार्थ सिस्टम में लंबे समय तक एक साथ रहते हैं - हालांकि इससे दबाव में गिरावट और वेग में कमी भी हो सकती है।

2. तापमान क्रॉस-ओवर

तापमान क्रॉस-ओवर तब होता है जब कूलर तरल पदार्थ की गर्मी हीट एक्सचेंजर में गर्म तरल पदार्थ के तापमान के साथ पार होने लगती है। उदाहरण के लिए, 30⁰C के तापमान पर पानी के साथ 80⁰C पर हीट एक्सचेंजर में प्रवेश करने वाला तेल, पानी के 51⁰C तक पहुंचने पर तेल के 50⁰C तक कम होने पर उनका तापमान क्रॉस-ओवर देख सकता है। इस समय ठंडा तरल पदार्थ (पानी) तेल से अधिक गर्म हो गया है। तापमान क्रॉस-ओवर हीट एक्सचेंजर की दक्षता को काफी कम कर सकता है, खासकर ठंडा होने पर। शीतलक की प्रवाह दर (नीचे 'प्रवाह दर' देखें) को बढ़ाकर इससे बचा जा सकता है, ताकि सिस्टम में अधिक शीतलक हो। जहां तापमान क्रॉस-ओवर अपरिहार्य है, प्लेट हीट एक्सचेंजर का उपयोग करना (नीचे हीट एक्सचेंजर के प्रकार देखें) सबसे अच्छा समाधान है।

3. तापमान अंतर

यह शीतलक और गर्म तरल पदार्थ के बीच तापमान में अंतर को संदर्भित करता है, जो हीट एक्सचेंजर में महत्वपूर्ण है, जैसा कि 'तापमान क्रॉस-ओवर' (ऊपर) द्वारा दिखाया गया है। शीतलक को गर्म तरल पदार्थ की तुलना में कम तापमान पर रखा जाना चाहिए, और, शीतलक जितना ठंडा होगा, गर्म तरल से गर्मी निकालने में उतना ही अधिक प्रभावी होगा।

4. प्रवाह दर

यह तरल पदार्थ की वह मात्रा है जो एक विशिष्ट समयावधि में पाइप के क्रॉस-सेक्शन से गुजर रही है। इसकी गणना तरल पदार्थ के प्रवाहित होने के समय के अनुसार तरल पदार्थ की मात्रा के रूप में की जाती है - अधिक प्रवाह दर के साथ संभावित रूप से गर्मी स्थानांतरित करने के लिए हीट एक्सचेंजर की क्षमता में वृद्धि होती है। हालाँकि, अधिक तरल पदार्थ का मतलब परिवहन के लिए अधिक द्रव्यमान के साथ-साथ दबाव हानि और वेग में वृद्धि भी है।