کائنےٹک سپرے کرنا
روس نے پتلی سطحوں کی کارکردگی کو بڑھانے کے لیے ایک جدید تکنیک-کائنٹک سپرےنگ- تجویز کی ہے۔ اس طریقہ کار کا نچوڑ پن کی سطح پر پاؤڈر کے ذرات کو جمع کرنے کے لیے ٹھنڈے یا قدرے گرم ذرہ-لدے ہوئے سیال کی تیز رفتاری والی ندی کو استعمال کرنے میں مضمر ہے۔ یہ تکنیک نہ صرف دھاتوں بلکہ مرکب دھاتوں اور سیرامکس (یا سرمیٹ) کو بھی جمع کرنے کی اجازت دیتی ہے، اس طرح مختلف خصوصیات کے ساتھ سطحیں حاصل ہوتی ہیں۔ عملی طور پر، ہیٹ ایکسچینجر ٹیوبوں کے ساتھ پنکھوں کو منسلک کرتے وقت پنکھ کی بنیاد پر رابطے کی مزاحمت اکثر محدود عوامل میں سے ایک ہوتی ہے۔ ٹیوب ہیٹ ایکسچینجر کے اجزاء کی کارکردگی کا جائزہ لینے کے لیے، ایک تجرباتی مطالعہ کیا گیا۔ تجربات میں 24A سفید فیوزڈ ایلومینا کے اضافے کے ساتھ، پنوں کی سطحوں پر ایک ال{10}کی بنیاد پر کوٹنگ کو متحرک طور پر چھڑکنا شامل تھا۔ نتیجہ خیز تجرباتی ڈیٹا پر کارروائی اور تجزیہ کرکے، فن بیس پر رابطہ مزاحمت کا اندازہ لگایا جاسکتا ہے۔ حسابی نظریاتی اقدار کے خلاف ماپا فن کی کارکردگی کا موازنہ اس نتیجے پر پہنچا کہ متحرک طور پر چھڑکنے والے پنکھوں کی بنیاد پر رابطے کی مزاحمت کا مجموعی کارکردگی پر کوئی خاص اثر نہیں پڑتا ہے۔ اس تلاش کی توثیق کرنے کے لیے، سبسٹریٹ (ٹیوب) اور کوٹنگ (فن) کے درمیان ٹرانزیشن زون پر میٹالوگرافک تجزیہ کیا گیا۔ اس ٹرانزیشن زون سے لیے گئے نمونوں کے تجزیے سے بانڈنگ انٹرفیس کی پوری لمبائی کے ساتھ ساتھ مائیکرو-کریکس یا وقفے کی عدم موجودگی کا انکشاف ہوا۔ نتیجتاً، کائنےٹک اسپرے کرنے کا طریقہ ایک شاخ دار انٹرفیس کی تشکیل میں سہولت فراہم کرتا ہے جس کی خصوصیت مضبوط سطح-سبسٹریٹ تعامل سے ہوتی ہے۔ یہ سبسٹریٹ میں پاؤڈر کے ذرات کے داخل ہونے کو فروغ دیتا ہے، اس طرح مشاہدہ شدہ اعلی چپکنے والی طاقت، جسمانی رابطے کے قیام، اور دھاتی بانڈز کی تشکیل کی وضاحت کرتا ہے۔ اس طرح، کائنےٹک اسپرے کرنے کا طریقہ نہ صرف پنکھوں کی براہ راست تعمیر کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے بلکہ ہیٹ ایکسچینجر ٹیوبوں کی سطحوں پر روایتی طریقوں سے تیار کردہ پنکھوں کو محفوظ کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے، ساتھ ہی معیاری پنکھوں کی بنیادوں کو مضبوط بنانے کے لیے بھی۔ یہ توقع کی جاتی ہے کہ کائنےٹک اسپرے کا طریقہ کمپیکٹ اور اعلی-کارکردگی والے ہیٹ ایکسچینجرز کی تیاری میں وسیع پیمانے پر استعمال پائے گا۔
ہیلیکل بیفلز
شیل-اور-ٹیوب ہیٹ ایکسچینجرز میں، شیل-سائیڈ فلو اکثر کارکردگی کی ایک اہم رکاوٹ کی نمائندگی کرتا ہے۔ عام طور پر، روایتی سیگمنٹل بفلز ایک مشکل بہاؤ کا راستہ (ایک "زگ زیگ" پیٹرن) بناتے ہیں، جو اہم ڈیڈ زونز کی تشکیل اور پیٹھ کی نسبتاً زیادہ سطح-مکسنگ کا باعث بنتے ہیں۔ یہ مردہ زون، بدلے میں، شیل سائیڈ پر فاؤلنگ کو بڑھاتے ہیں، اس طرح گرمی کی منتقلی کی کارکردگی کو بری طرح متاثر کرتے ہیں۔ مزید برآں، بیک-مکسنگ مؤثر اوسط درجہ حرارت کے فرق کو مسخ اور کم کر سکتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، جب ایک مثالی پلگ- بہاؤ نظام سے موازنہ کیا جائے تو، سیگمنٹل بفلز کا استعمال خالص حرارت کی منتقلی کی کارکردگی میں کمی کا باعث بنتا ہے۔ روایتی شیل-اور-ٹیوب ہیٹ ایکسچینجرز جو سیگمنٹل بفلز کا استعمال کرتے ہیں اکثر اعلی تھرمل کارکردگی کے تقاضوں کو پورا کرنے کے لیے جدوجہد کرتے ہیں۔ اس کے نتیجے میں، وہ اکثر دوسری قسم کے ہیٹ ایکسچینجرز (جیسے کمپیکٹ پلیٹ ہیٹ ایکسچینجرز) کے ذریعے تبدیل کیے جاتے ہیں۔ معیاری بفلز کی جیومیٹری کو بہتر بنانا شیل-سائیڈ کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے ابتدائی مرحلے کی نمائندگی کرتا ہے۔ اگرچہ ہیٹ ایکسچینجر کی کارکردگی کو بڑھانے کے لیے سیلنگ سٹرپس کا تعارف، ڈیفلیکشن بفلز کا اضافہ، اور دیگر ترامیم جیسے اقدامات کو لاگو کیا گیا ہے، لیکن معیاری بافل ڈیزائنز میں بنیادی خامیاں برقرار ہیں۔ اس چیلنج کے جواب میں، ریاستہائے متحدہ میں ایک نیا حل تجویز کیا گیا تھا: ہیلیکل بیفلز کو اپنانا۔ اس ڈیزائن کی تکنیکی برتری کو سیال حرکیات کے مطالعہ اور حرارت کی منتقلی کے تجرباتی نتائج دونوں سے ثابت کیا گیا ہے، اور اس ڈیزائن کو بعد میں پیٹنٹ تحفظ دیا گیا ہے۔ یہ ساختی ترتیب روایتی چکروں سے وابستہ بڑی حدود کو مؤثر طریقے سے دور کرتی ہے۔ ہیلیکل بفلز کے پیچھے ڈیزائن کا اصول سیدھا سادا ہے: سرکلر کراس-سیکشن کے ساتھ خاص طور پر من گھڑت پلیٹیں "کواسی-ہیلیکل بافل سسٹم کے اندر نصب کی جاتی ہیں۔ ہر بافل پلیٹ ہیٹ ایکسچینجر کے شیل سائیڈ کے اندر کراس کے ایک چوتھائی حصے پر-سیکشنل ایریا پر قبضہ کرتی ہے اور ہیٹ ایکسچینجر کے مرکزی محور کی طرف زاویہ رکھتی ہے-یعنی یہ محور کی نسبت ایک مخصوص جھکاؤ برقرار رکھتی ہے۔ ملحقہ بافل پلیٹیں اپنے اطراف میں ملتی ہیں، جو بیرونی فریم کے ساتھ ایک مسلسل ہیلیکل پیٹرن بناتی ہیں۔ بافل پلیٹوں کو محوری طور پر اوور لیپ کرکے-ایک ایسی تکنیک جو ٹیوبوں کے غیر تعاون یافتہ دورانیے کو کم کرنے کے لیے بھی کام کرتی ہے-ایک "ڈبل-ہیلیکل" ڈیزائن کنفیگریشن حاصل کی جا سکتی ہے۔ ہیلیکل بفل ڈھانچہ عمل کے حالات کے نسبتاً وسیع میدان عمل کو ایڈجسٹ کرنے کے قابل ہے۔ یہ ڈیزائن خاص آپریٹنگ حالات کے مطابق ایک بہترین ہیلیکل زاویہ کے انتخاب کی اجازت دیتے ہوئے نمایاں لچک پیش کرتا ہے۔ مزید برآں، مخصوص ایپلیکیشن کی بنیاد پر، کوئی ایک اوور لیپنگ بافل کنفیگریشن یا ڈبل-ہیلیکل بافل ڈھانچہ کے درمیان انتخاب کر سکتا ہے۔
بٹی ہوئی نلیاں
اس سے مراد فلیٹ-ٹیوب ہیٹ ایکسچینجر کی ایک قسم ہے، جسے عام طور پر "ٹوئسٹڈ-ٹیوب ہیٹ ایکسچینجر کے نام سے جانا جاتا ہے۔" ان ہیلیکل فلیٹ ٹیوبوں کی تیاری کے عمل میں دو الگ الگ مراحل شامل ہیں: "چپڑا ہونا" اور "گرم گھومنا۔" بہتر مڑا ہوا-ٹیوب ہیٹ ایکسچینجر روایتی شیل-اور-ٹیوب ایکسچینجرز کی ساختی سادگی کو برقرار رکھتا ہے جبکہ زبردست پیشرفت کی پیش کش کرتا ہے۔ یہ درج ذیل تکنیکی اور معاشی فوائد فراہم کرتا ہے: حرارت کی منتقلی کی بہتر کارکردگی، کم فاؤلنگ کی صلاحیت، حقیقی کاؤنٹر-موجودہ بہاؤ، کم مینوفیکچرنگ لاگت، کمپن-مفت آپریشن، جگہ کی بچت، اور اندرونی چکرا جانے والے اجزاء کا خاتمہ۔ ٹیوبوں کی منفرد جیومیٹری کی بدولت، دونوں ٹیوب-سائیڈ اور شیل-سائیڈ فلویڈ بیک وقت ایک ہیلیکل فلو پیٹرن میں شامل ہوتے ہیں، اس طرح سیال ٹربلنس کو نمایاں طور پر فروغ دیتے ہیں۔ نتیجتاً، اس ایکسچینجر کا مجموعی طور پر حرارت کی منتقلی کا گتانک روایتی ہیٹ ایکسچینجرز کے مقابلے تقریباً 40% زیادہ ہے، جبکہ متعلقہ دباؤ میں کمی تقریباً مساوی رہتی ہے۔ ہیٹ ایکسچینجر کو جمع کرتے وقت، سرپل فلیٹ ٹیوبوں اور ہموار ٹیوبوں دونوں کو استعمال کرنے والی ایک ہائبرڈ ترتیب استعمال کی جا سکتی ہے۔ یہ ہیٹ ایکسچینجر ASME معیارات کی سخت تعمیل میں تیار کیا گیا ہے۔ یہ روایتی شیل-اور-ٹیوب ہیٹ ایکسچینجرز اور روایتی حرارت کی منتقلی کے آلات کے لیے عملی طور پر کسی بھی ایپلی کیشن میں ایک قابل عمل متبادل کے طور پر کام کرتا ہے جہاں اس طرح کا سامان فی الحال استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ کارکردگی کے میٹرکس کو حاصل کرنے کے قابل ہے-خاص طور پر، بہترین حرارت کی منتقلی کے گتانک-جو معیاری شیل-اور-ٹیوب ایکسچینجرز اور پلیٹ-اور-فریم ہیٹ ٹرانسفر آلات کے ذریعے حاصل کی جانے والی بہترین اقدار کے برابر یا اس سے زیادہ ہیں۔ نتیجتاً، یہ کیمیکل اور پیٹرو کیمیکل صنعتوں کے اندر وسیع اور امید افزا ایپلیکیشن کے امکانات رکھنے کا امکان ہے۔
سرپل-ٹیوب کی قسم
سرپل-ٹیوب ہیٹ ایکسچینجرز ("TA" کے طور پر نامزد) میں عام طور پر ٹیوبوں کے ارد گرد دھاتی تاروں کے زخم ہوتے ہیں جو پسلیوں (پنکھوں) کے طور پر کام کرتے ہیں۔ روایتی طور پر، ان دھاتی تاروں کو ویلڈنگ کی تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے ٹیوبوں پر چسپاں کیا جاتا ہے۔ تاہم، یہ طریقہ آلات کے مجموعی معیار اور کارکردگی پر منفی اثرات کا ایک سلسلہ متعارف کراتا ہے، کیونکہ بریزنگ کا عمل ناگزیر طور پر ٹیوبوں اور تاروں دونوں کے سطحی رقبے کے ایک اہم حصے کو "کٹوتی"-یا غیر موثر بناتا ہے-، اس طرح مؤثر حرارت کے تبادلے کے علاقے کو کم کر دیتا ہے۔ مزید تنقیدی طور پر، ٹانکا لگانے والے مواد کی تیزی سے عمر بڑھنے اور اس کے نتیجے میں ٹکڑے ٹکڑے ہونا مشینری اور آلات کے اندر رکاوٹوں کا باعث بن سکتا ہے، جس کے نتیجے میں قبل از وقت ناکامی اور جلد تبدیلی کی ضرورت ہوتی ہے۔
متغیر-سونک-ویلوسٹی پریشر
متغیر-سونک-ویلوسٹی پریشرائزیشن ہیٹ ایکسچینجر-جو دو-فیز فلو جیٹ-ٹائپ ہیٹ ایکسچینجر کے نام سے بھی جانا جاتا ہے-بڑے پیمانے پر مختلف شعبوں میں لاگو ہوتا ہے جس میں بھاپ-سے-واٹر ہیٹ ایکسچینج شامل ہوتا ہے۔ بھاپ کو اپنی محرک قوت کے طور پر استعمال کرتے ہوئے، یہ آلہ بھاپ-پانی کے کمپریسنگ مکسنگ کے عمل کے ذریعے پانی کے درجہ حرارت میں فوری اضافہ حاصل کرتا ہے۔ پریشر شاک ویو ٹیکنالوجی کا فائدہ اٹھا کر، یہ بیرونی میکانی طاقت کی ضرورت کے بغیر دباؤ کا اثر حاصل کرتا ہے۔ اس کی قابل ذکر توانائی-بچت اور دباؤ-بڑھانے کی صلاحیتیں صارفین کے لیے آپریشنل اخراجات کو نمایاں طور پر کم کرتی ہیں، جو اسے روایتی ہیٹ ایکسچینجرز کا ایک مثالی متبادل بناتی ہے۔ متغیر-سونک-ویلوسٹی پریشرائزیشن ہیٹ ایکسچینجر ایک ہائبرڈ-قسم کی بھاپ-سے-واٹر ہیٹ ایکسچینج ڈیوائس کے طور پر کام کرتا ہے۔ بھاپ اڈیبیٹک توسیع سے گزرتی ہے اور اسے ایک مکسنگ چیمبر میں ایک اعلی-رفتار والے جیٹ کے طور پر متعارف کرایا جاتا ہے، جہاں یہ یکساں طور پر مل جاتا ہے-اسٹیم جیٹ کی طاقت سے چلایا جاتا ہے-پانی کو گرم کیا جاتا ہے (جس میں پہلے سے فلم سازی کی گئی ہے} ٹریٹمنٹ{2})۔ یہ عمل ایک بھاپ-پانی کو دبانے والا مرکب تیار کرتا ہے جس کی خصوصیت ایک مخصوص، حسابی حجم کے تناسب سے ہوتی ہے۔ جب اس مرکب کی فوری کمپریسیو کثافت ایک اہم حد تک پہنچ جاتی ہے، تو ایک الگ دو-فیز فلوئڈ فیلڈ کا رجحان قائم ہوتا ہے۔ اس سیال فیلڈ کی تیز رفتار حرکیات کے تحت، مرکب کی آواز کی رفتار ایک عبوری تبدیلی سے گزرتی ہے، "سونک بیریئر" کی حد کو توڑتی ہے۔ ایک ہی وقت میں، بہت سے دباؤ کے جھٹکے پیدا ہوتے ہیں۔ ان پریشر شاک ویوز کی یک طرفہ پھیلاؤ کی خصوصیت اس بات کو یقینی بناتی ہے کہ گرم پانی-فوری طور پر اپنے ڈیزائن کے درجہ حرارت پر پہنچ کر-کسی بھی بیک فلو کی نمائش کیے بغیر مستقل-کراس-سیکشن پائپنگ کے اندر دباؤ میں اضافے کا تجربہ کرتا ہے۔ خلاصہ یہ ہے کہ متغیر-سونک-ویلوسٹی پریشرائزیشن ہیٹ ایکسچینج ٹیکنالوجی ایک دوہرا اثر حاصل کرتی ہے-بیک وقت "فوری ہیٹ ایکسچینج پلس ایکسٹرنل-طاقت-فری پریشرائزیشن"-فرق کو کنٹرول کرنے کے ذریعے دو{42} فیلڈ کو کنٹرول کرتی ہے{42} حرکیات
