ایک گرم، سنکنرن عمل کا سلسلہ 150 ڈگری پر ہے۔ PTFE، ہیٹ ایکسچینجرز کے لیے کلاسک فلوروپولیمر، اس درجہ حرارت پر مکمل طور پر غیر موزوں ہے۔ یہ نرم اور ناکام ہو جائے گا. پی ایف اے، اس کا قریبی کیمیائی رشتہ دار، بالکل آرام دہ ہے۔ دونوں مواد شاندار انسولیٹر ہیں، اور ان کی خام، حرارت کو چلانے کی اندرونی صلاحیت تقریباً ایک جیسی ہے۔ 150 ڈگری پر پی ایف اے ایکسچینجر کی تھرمل فتح اس لیے نہیں ہے کہ یہ ایک بہتر کنڈکٹر ہے، بلکہ صرف اس لیے کہ یہ اس درجہ حرارت پر اب بھی ایک ٹھوس، مضبوط ٹیوب ہے، جس سے ہیٹ ایکسچینج ڈیوٹی فعال ہوتی ہے جس کی PTFE کوشش بھی نہیں کر سکتا۔ کو سمجھناPFA بمقابلہ PTFE ہیٹ ٹرانسفر گتانک 150 ڈگریموازنہ کے لیے تھرمل چالکتا نمبر سے آگے دیکھنے اور زیادہ سے زیادہ سروس کے درجہ حرارت پر توجہ مرکوز کرنے کی ضرورت ہے۔

تھرمل چالکتا: تقریباً ایک جیسی موصل

PTFE (polytetrafluoroethylene) اور PFA (perfluoroalkoxy alkane) دونوں کی تھرمل چالکتا عام عمل کے درجہ حرارت پر 0.20–0.25 W/m·K کی حد میں ہے۔ یہ اقدار انجینئرنگ کے مقاصد کے لیے تقریباً الگ نہیں ہیں۔ اسی دیوار کی موٹائی پر (مثال کے طور پر، چھوٹے قطر والی ٹیوب کے لیے 1 ملی میٹر یا بڑے شیل اور ٹیوب ایکسچینجر کے لیے 2 ملی میٹر)، دونوں میں سے کسی بھی مواد سے بنی ٹیوب کی ترسیلی تھرمل مزاحمت بنیادی طور پر ایک جیسی ہوگی۔ لہذا، PFA ایکسچینجر کا مجموعی طور پر حرارت کی منتقلی کا گتانک (U‑value) ایک مساوی ڈیزائن کے لیے PTFE ایکسچینجر کی طرح ہے-یہ فرض کرتے ہوئے کہ دونوں درجہ حرارت کی متعلقہ حدود میں چل رہے ہیں۔

PFA کا اہم، زبردست فائدہ اس کا 260 ڈگری کا اعلی مسلسل سروس درجہ حرارت ہے، جس میں وسرجن ہیٹر یا ہیٹ ایکسچینجر سروس کے لیے PTFE کی عملی حد کے مقابلے میں، جو کہ پانی والے ماحول میں تقریباً 110-120 ڈگری ہے (اور کچھ خشک یا غیر آکسیڈائزنگ حالات میں قدرے زیادہ)۔ یہ ایک PFA ایکسچینجر کو 150 ڈگری پر سیالوں کو پروسیس کرنے کی اجازت دیتا ہے، اسی ڈیوٹی کے لیے بہت بڑے لوگاریتھمک اوسط درجہ حرارت کے فرق (LMTD) کا استعمال کرتے ہوئے، جس کے نتیجے میں ایک چھوٹا اور زیادہ لاگت والا ہیٹ ایکسچینجر ہوتا ہے۔ فتح چالکتا نمبر میں نہیں ہے، لیکن لڑائی کے لئے ظاہر کرنے کے مواد کی صلاحیت میں ہے.

پی ایف اے تھرمل جنگ جیتتا ہے تیز رنر بن کر نہیں، بلکہ ٹریک پر بالکل اجازت دے کر۔ 150 ڈگری پر، PTFE کوئی مدمقابل نہیں ہے-وہ پہلے ہی میدان چھوڑ چکا ہے۔

ایکسچینجر سروس میں PTFE کو 150 ڈگری پر کیوں استعمال نہیں کیا جا سکتا

مکینیکل نرمی اور کریپ

مسلسل ڈوبنے کی خدمت میں PTFE تقریباً 110–120 ڈگری سے اوپر کی مکینیکل طاقت کو نرم کرنا اور کھونا شروع کر دیتا ہے۔ جبکہ PTFE کا نظریاتی پگھلنے کا نقطہ 327 ڈگری ہے، یہ تقریباً 19 ڈگری پر ایک کرسٹل لائن مرحلے کی منتقلی سے گزرتا ہے اور دوسرا تقریباً 30 ڈگری پر، اور 100 ڈگری سے اوپر کے بے ساختہ علاقے تیزی سے متحرک ہوتے جاتے ہیں۔ ہیٹ ایکسچینجر میں، جہاں ٹیوبیں اندرونی دباؤ، بیرونی دباؤ، اور تھرمل توسیع کے دباؤ کا شکار ہوتی ہیں، 150 ڈگری پر پی ٹی ایف ای ٹیوبیں رینگتی ہیں، بگڑ جاتی ہیں، اور آخرکار ٹوٹ جاتی ہیں یا ٹوٹ جاتی ہیں۔ یہ مواد تھرمل توسیع (اسٹیل کے مقابلے میں تقریباً 10 گنا) کے اعلی گتانک کو بھی ظاہر کرتا ہے، جس کی وجہ سے بلند درجہ حرارت پر ضرورت سے زیادہ ٹیوب جھک جاتی ہے اور مکینیکل تھکاوٹ ہوتی ہے۔

عملی تجربہ

فیلڈ کا تجربہ اور مینوفیکچرر کے رہنما خطوط PTFE ہیٹ ایکسچینجر ٹیوبوں کے لیے محفوظ مسلسل آپریٹنگ حد کو زیادہ تر corrosive آبی خدمات کے لیے 110 ڈگری پر رکھتے ہیں۔ 120 ڈگری تک مختصر گھومنے پھرنے کے لیے، کچھ ڈیزائن قابل قبول ہو سکتے ہیں، لیکن 150 ڈگری مضبوطی سے محفوظ لفافے سے باہر ہے۔ اس کے برعکس، PFA اپنی مکینیکل سالمیت اور کیمیائی مزاحمت کو 260 ڈگری تک برقرار رکھتا ہے، بغیر کسی مرحلے کی منتقلی جو جہتی عدم استحکام کا باعث بنتی ہے۔

150 ڈگری پر مجموعی طور پر حرارت کی منتقلی کا گتانک (U‑Value)

مساوی ڈیزائن میں اسی طرح کی U-Value

ایک فرضی منظر نامے کے لیے جہاں PTFE 150 ڈگری پر زندہ رہ سکتا ہے، PFA ایکسچینجر اور یکساں جیومیٹری (ٹیوب قطر، دیوار کی موٹائی، ٹیوب لے آؤٹ، اور سیال کی رفتار) کے ساتھ پی ٹی ایف ای ایکسچینجر کی یو ویلیو تقریباً ایک جیسی ہوگی۔ ٹیوب کی دیوار کی conductive مزاحمت مجموعی تھرمل مزاحمت کا صرف ایک جزو ہے۔ دوسرے اجزاء-ٹیوب سائیڈ کنویکشن، شیل سائیڈ کنویکشن، اور فولنگ ریزسٹنس-اسی سیال کی خصوصیات اور رفتار کے لیے یکساں ہیں۔ چونکہ PTFE اور PFA کی تھرمل چالکتا عملی طور پر ایک جیسی ہیں، اس لیے U‑ویلیو میں 5% سے بھی کم فرق ہے۔

عملی فائدہ: بڑا LMTD

چونکہ PTFE 150 ڈگری پر کام نہیں کر سکتا، اس لیے عملی موازنہ ایک ہی درجہ حرارت پر دو مواد کے درمیان نہیں ہے۔ اس کے بجائے، ایک PFA ایکسچینجر کو 150 ڈگری کی ندی کو ٹھنڈا کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، مثال کے طور پر، 30 ڈگری کولنگ واٹر، جو تقریباً 80-100 ڈگری کا LMTD پیدا کرتا ہے۔ ایک PTFE ایکسچینجر، جو 110 ڈگری کے گرم سائیڈ انلیٹ درجہ حرارت تک محدود ہے، اسی ٹھنڈے پانی کے لیے صرف 40-50 ڈگری کا LMTD ہوگا۔ اسی ہیٹ ڈیوٹی کو منتقل کرنے کے لیے، PTFE ایکسچینجر کو سطح کے رقبے سے تقریباً دوگنا-اگر یہ کام کر سکتا ہے۔ حقیقت میں، PTFE آپشن اتنے زیادہ درجہ حرارت کے لیے دستیاب نہیں ہے۔

عملی انتخاب کے رہنما خطوط

نتیجہ: فیصلہ کن عنصر کے طور پر بقا

اعلی درجہ حرارت پر پی ایف اے اور پی ٹی ایف ای ایکسچینجر کے درمیان موازنہ زندہ رہنے کا ایک سادہ معاملہ ہے، نہ کہ تھرمل کارکردگی کا۔ 150 ڈگری پر، PTFE نرم ہو جاتا ہے، رینگتا ہے اور ناکام ہو جاتا ہے، جبکہ PFA مضبوط، مستحکم اور کیمیائی طور پر غیر فعال رہتا ہے۔ دونوں مواد کے مجموعی طور پر حرارت کی منتقلی کے گتانک ایک ہی دیوار کی موٹائی میں تقریبا ایک جیسے ہیں، لیکن یہ حقیقت غیر متعلق ہے کیونکہ اس درجہ حرارت پر PTFE استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ پی ایف اے تھرمل چیمپئن ہے صرف اس وجہ سے کہ یہ گرمی لے سکتا ہے۔ بہترین مواد وہ ہے جو ابھی تک عمل کے درجہ حرارت پر کھڑا ہے، اور 150 ڈگری سنکنرن ندی کے لیے، PFA وہ مواد ہے۔