بٹی ہوئی ٹیپ داخل کرنے کا پچ کا تناسب پی ٹی ایف ای ٹیوبوں میں حرارت کی منتقلی کو کیسے متاثر کرتا ہے؟

PTFE ٹیوب کے اندر رکھی ہوئی ایک بٹی ہوئی ٹیپ ایک چکر کا بہاؤ پیدا کرتی ہے جو گرمی کی ترسیل کو بڑھاتی ہے۔ اس گھومنے کی ڈگری اور اس کے نتیجے میں کارکردگی کی تجارت کو براہ راست موڑ کے پچ کے تناسب سے کنٹرول کیا جاتا ہے - جس کی نمائندگی موڑ کی تنگی کے طور پر کی جاتی ہے۔

بٹی ہوئی ٹیپ انسرٹس میں پچ کا تناسب کیا ہے؟
پچ کا تناسب ٹیپ کی چوڑائی سے ایک مکمل 360‑ڈگری موڑ (پچ کی لمبائی) بنانے کے لیے ضروری لمبائی کا تناسب ہے۔ مثال کے طور پر، ایک ٹیپ جو اپنی چوڑائی کے برابر فاصلے پر ایک مکمل موڑ دیتی ہے اس کا پچ کا تناسب 1 ہوتا ہے۔ اگر ٹیپ مکمل طور پر لمبائی میں اس کی چوڑائی سے پانچ گنا زیادہ ہو جاتی ہے، تو پچ کا تناسب 5 ہے۔ کم پچ تناسب=بہت سخت، پرتشدد موڑ۔ ہائی پچ تناسب=ڈھیلا، نرم موڑ۔

درحقیقت، PTFE نلیاں کے لیے بٹی ہوئی ٹیپ کے داخلے PTFE یا PFA (perfluoroalkoxy alkane) سے بنائے جاتے ہیں تاکہ انتہائی سنکنرن عمل کے سیالوں کے ساتھ مکمل کیمیائی مطابقت کو یقینی بنایا جا سکے۔ یہ طاقتور تیزاب، سالوینٹس یا الٹرا خالص میڈیا کے ساتھ بھی کسی دھاتی آلودگی یا گالوانک سنکنرن کے مسائل کی ضمانت نہیں دیتا ہے۔

گھومنے اور حرارت کی منتقلی پر پچ کے تناسب کا اثر
جیسا کہ سیال ایک ٹیوب پر مشتمل ٹیوب سے گزرتا ہے، ٹیپ ایک ہیلیکل پیٹرن کی پیروی کرنے کے لئے ندی کو دھکیلتی ہے۔ یہ گھماؤ سینٹرفیوگل قوتیں پیدا کرتا ہے جو بھاری سیال کو ٹیوب کی دیوار کی طرف لے جاتی ہے، اس لیے تھرمل باؤنڈری پرت کو مؤثر طریقے سے پتلا کرتی ہے۔ یہ ایک بڑے convective ہیٹ ٹرانسفر گتانک یا ایک اعلی Nusselt نمبر سے مساوی ہے۔

گھماؤ پھراؤ کی طاقت کے لیے پچ کا تناسب براہ راست ذمہ دار ہے۔ مضبوط ٹینجینٹل ویلوسٹی کا جزو ایک سخت موڑ کی وجہ سے ہوتا ہے (نچلی پچ کا تناسب مثلاً. 2)۔ اس طرح کہ گرمی کی منتقلی کی بہتری کو عام طور پر ایک سادہ ٹیوب کے داخل کرنے کے ساتھ نسلٹ نمبر کے تناسب کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے 150٪ یا اس سے زیادہ ہو سکتا ہے۔ تاہم، اس تیزی سے گھومنے سے سیال کی رگڑ بھی کافی زیادہ ہوتی ہے، جس کی وجہ سے دباؤ میں زبردست کمی واقع ہوتی ہے، جو کہ خالی ٹیوب کے مقابلے میں اکثر 200-600% کی حد میں ہوتی ہے۔

دوسری طرف، ایک ڈھیلا موڑ (زیادہ پچ کا تناسب، مثال کے طور پر. 5 یا 6) زیادہ نرم گھومے گا۔ حرارت کی منتقلی میں اضافہ نسبتاً معمولی ہے

بٹی ہوئی ٹیپ پچ کا تناسب اور PTFE حرارت کی منتقلی کی کارکردگی غیر-لکیری طور پر متعلق نہیں ہے۔ پچ کے تناسب کو 6 سے 2 تک کم کرنے کے نتیجے میں گرمی کی منتقلی اور رگڑ دونوں میں غیر متناسب طور پر نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔ اس لیے زیادہ سے زیادہ پچ کا تناسب کوئی سیٹ فگر نہیں ہے بلکہ مکمل طور پر قابل اجازت پمپنگ پاور اور مطلوبہ تھرمل ڈیوٹی پر انحصار کرتا ہے۔

PTFE نلیاں کے لیے عملی ڈیزائن کی سفارشات
PTFE ٹیوبوں کے معاملے میں، 3 سے 5 کے پچ کا تناسب اکثر منتخب کیا جاتا ہے اگر دباؤ کی کمی محدود عنصر نہیں ہے۔ یہ رینج ایک اچھے سمجھوتے کی نمائندگی کرتی ہے: 200-350% کے دباؤ میں اضافے کے ساتھ تقریباً 80-120% گرمی کی منتقلی کے گتانک میں اضافہ۔ عام طور پر یہ قدریں زیادہ تر کیمیائی عمل کی ایپلی کیشنز میں قابل برداشت ہوتی ہیں، خاص طور پر جب ٹیوب کی لمبائی معتدل ہو (مثلاً شیل اور ٹیوب یا وسرجن کوائل ہیٹ ایکسچینجرز)۔

واضح رہے کہ PTFE ٹیوبیں خود نسبتاً کم تھرمل چالکتا (ca. 0.25 W/mK) رکھتی ہیں۔ عام طور پر، گرمی کی اہم مزاحمت ٹیوب کی دیوار یا اندر کی سیال فلم میں ہوتی ہے۔ مناسب پچ کے تناسب کے ساتھ بٹی ہوئی ٹیپ ڈالنے کا استعمال اندرونی فلم کی مزاحمت کو نمایاں طور پر کم کر سکتا ہے، اور اس وجہ سے کنٹرول کرنے والی مزاحمت کو ہیٹ ایکسچینجر کے دوسری طرف لے جا سکتا ہے۔ یہ مکمل ڈیزائن کو زیادہ متوازن اور لاگت سے موثر بناتا ہے۔

6 سے 8 کے ہائی پچ تناسب کو ایپلی کیشنز کے لیے منتخب کیا جا سکتا ہے جہاں پریشر گرنا بہت زیادہ محدود ہوتا ہے جیسے کہ کشش ثقل-فیڈ سسٹم یا کم-پریشر گیس ہیٹر۔ یہ لیمینر کے بہاؤ کو محدود کرنے اور ریڈیل مکسنگ کو بڑھانے کے لیے کافی گھومتا ہے، لیکن رگڑ کا جرمانہ اب بھی قابل برداشت ہے۔

متبادل طور پر، 2 سے 3 کے پچ تناسب کو منتخب کیا جا سکتا ہے اگر دباؤ کے نقصان سے قطع نظر زیادہ سے زیادہ حرارت کی منتقلی کی ضرورت ہو (مثلاً ہائی ویسکوسٹی ہیٹنگ میں، یا جہاں پمپنگ کے اخراجات نہ ہونے کے برابر ہوں)۔ ایسی صورتوں میں گرمی کی منتقلی کے گتانک کو 150% تک بڑھایا جا سکتا ہے۔ ڈیزائنر کو یقینی بنانا چاہیے کہ پمپ یا بلور زیادہ پریشر ہیڈ فراہم کر سکے۔

مزید انجینئرنگ کے تحفظات
تھرمل داخلی راستے کی لمبائی PTFE ٹیوبوں میں بٹی ہوئی ٹیپ داخل کرنے سے مزید کم ہو جاتی ہے، جس سے رینالڈز کی کم تعداد (Re <2000) پر بھی مکمل طور پر ترقی یافتہ ہنگامہ خیز- جیسا رویہ پیدا ہوتا ہے۔ یہ خاص طور پر سست بہاؤ یا چھوٹے قطر کی نلیاں میں مفید ہے جہاں حقیقی ہنگامہ خیزی کے لیے غیر عملی بہاؤ کی رفتار کی ضرورت ہوتی ہے۔

آپ کو مینوفیکچرنگ رواداری پر غور کرنا ہوگا۔ PTFE مادہ زیادہ لچکدار ہے، جس کی وجہ سے مضبوطی سے بٹی ہوئی ٹیپ (کم پچ کا تناسب) بنانا مشکل ہو جاتا ہے۔ بہت کم پچ کے تناسب کے لیے (تقریباً 2.5 سے نیچے) PFA عام طور پر اس کی زیادہ سختی اور بڑھتے ہوئے درجہ حرارت پر موڑ کی شکل کو بہتر برقرار رکھنے کی وجہ سے پسند کیا جاتا ہے۔

پچ کا تناسب صفائی اور دیکھ بھال کو بھی متاثر کرتا ہے۔ بہت کم پچ کے تناسب والے ٹیپس (تنگ موڑ) ذرات کو زیادہ آسانی سے جمع کرتے ہیں اور صفائی کے لیے ہٹانا زیادہ مشکل ہوتا ہے۔ زیادہ تر حصے کے لیے، 4 یا اس سے زیادہ کا پچ تناسب فضلہ کے گزرنے یا صفائی کرنے والے سور کو داخل کرنے کے لیے کافی کھلا محوری راستہ فراہم کرتا ہے۔

خلاصہ
بٹی ہوئی ٹیپ داخل کرنے کا پچ تناسب PTFE ٹیوبوں میں پریشر ڈراپ ٹریڈ-آف کے خلاف گرمی کی ترسیل کو کنٹرول کرنے کے لیے مرکزی ڈیزائن لیور ہے۔ رگڑ کے نقصانات میں بڑے اضافے کی قیمت پر کم پچ تناسب (سخت موڑ) کے ساتھ مضبوط گھومنا اور ایک تیز حرارت-منتقلی اضافہ حاصل کیا جاتا ہے۔ اعلی پچ کے تناسب (ڈھیلے موڑ) کے نتیجے میں ایک نرم، زیادہ توانائی-موثر فروغ حاصل ہوتا ہے۔ 3 اور 5 کے درمیان پچ کا تناسب زیادہ تر corrosive سیال ہینڈلنگ ایپلی کیشنز کے لیے بہترین توازن فراہم کرتا ہے۔ کیمیاوی مطابقت یا مادی سالمیت پر سمجھوتہ کیے بغیر ہیٹ ایکسچینجر کی کارکردگی کو بہتر بنانے میں پچ کا تناسب سمیت داخلی شکل کی اصلاح اب بھی ایک اہم عنصر ہے۔