ڈوبی ہوئی کولڈ ورک پیس کے ساتھ ٹینک میں PTFE ہیٹر کے لیے مطلوبہ حرارت-اپ ٹائم کا حساب کیسے لگائیں؟

کولڈ سٹیل فاسٹنرز کا ایک بیرل گرم تیزاب کے ٹینک میں چڑھایا جاتا ہے۔ محلول کا درجہ حرارت تیزی سے کچھ ڈگری کم ہوجاتا ہے کیونکہ گرمی دھات کے بوجھ میں تیزی سے حرکت کرتی ہے۔ اس کے بعد ہیٹر کو مائع کے درجہ حرارت کے ساتھ ساتھ ٹینک، فکسچر، اور ڈوبی ہوئی ورک پیس کی دیواروں کے درجہ حرارت کو تبدیل کرنا چاہیے۔ ہیٹر کے سائز کے حسابات جو داخل ہونے والے حصوں کے تھرمل ماس کو نظر انداز کرتے ہیں وہ سست بحالی کا وقت، غیر مستحکم عمل کا درجہ حرارت اور کم پیداوار کے تھرو پٹ کا باعث بنتے ہیں۔

ٹھنڈے ورک پیسز کے لیے PTFE ہیٹر کے ہیٹ اپ اوقات کا حساب لگانے میں مشکل یہ ہے کہ غسل میں داخل ہونے والی ہر کلو گرام کولڈ میٹل ایک بہت بڑا تھرمل سنک ہے۔ یہ ٹکڑے خود گرمی کے لیے ایک بہت بڑا، ٹھنڈا سپنج ہیں، جب تک تھرمل توازن قائم نہیں ہو جاتا آپریشن سے توانائی کو چوستے ہیں۔

پروسیس ٹینک کے ہیٹ بیلنس کو سمجھنا |
PTFE وسرجن ہیٹر صرف مائع کو گرم نہیں کرتا ہے۔ بیچ لوڈنگ/اسٹارٹ اپ میں، تھرمل انرجی بیک وقت کئی لوگوں کو دینی پڑتی ہے۔

گرمی کے مجموعی بوجھ میں عام طور پر شامل ہیں:

سیال کا عمل

ٹینک کا فن تعمیر

متعلقہ اشیاء، ٹوکریاں یا ریک

ورک پیس ڈوبی

ماحول میں گرمی کی مستقل کھپت

ہر جزو گرمی کو اپنے ماس، مادی خصوصیات اور درجہ حرارت میں اضافے کی ضرورت کے مطابق جذب کرتا ہے۔

ہیٹر کے پاس ان تمام عناصر کو ان کے ابتدائی درجہ حرارت سے لے کر آخری آپریشنل درجہ حرارت تک مناسب گرمی-اپ ٹائم میں گرم کرنے کے لیے مناسب طاقت ہونی چاہیے۔

کولڈ ورک پیس گرمی کا بوجھ کیوں سیٹ کرتے ہیں۔
بہت سے الیکٹروپلاٹنگ، انوڈائزنگ اور کیمیائی پروسیسنگ کی سرگرمیوں میں ٹینک میں داخل ہونے والا سب سے زیادہ تھرمل ماس ورک پیس ہے۔

سٹیل کے اجزاء خاص اہمیت کے حامل ہیں کیونکہ وہ یکجا ہوتے ہیں:

اعلی کثافت

بیچ بلک بڑا

اعتدال پسند گرمی کی گنجائش

سٹیل کی تقریباً مخصوص حرارت یہ ہے:

c_{steel} \\تقریبا 0.5\\ mathrm{kJ/kg\\cdot K}csteel≈0.5 kJ/kg⋅K

اس کا مطلب یہ ہے کہ اسٹیل کی ایک بڑی مقدار درجہ حرارت میں معمولی اضافے کو حاصل کرنے کے لیے بڑی مقدار میں تھرمل توانائی لیتی ہے۔

مثال کے طور پر، 30 ڈگری سینٹی گریڈ پر گرم ہونے والا 1 ٹن سٹیل تقریباً جذب کرے گا:

Q=mcΔT=1000×0.5×30=15000 kJQ=mc\\Delta T=1000 \\times 0.5 \\times 30=15000\\ mathrm{kJ}Q=mcΔT=1000×0.5×30=15000 kJ

اس سے پہلے کہ آپ مستحکم عمل کا درجہ حرارت دوبارہ حاصل کر سکیں، توانائی کی ضرورت ہے۔

بیرل، ریک یا گھنے فکسچر کے ساتھ بیچ کے عمل میں ورک پیس کے بوجھ کا حجم خود مائع کے تھرمل ماس کے برابر یا زیادہ ہوسکتا ہے۔

بنیادی حرارتی توانائی کی مساوات
کسی بھی مواد کو گرم کرنے کی توانائی کا تعین حرارت کی منتقلی کے بنیادی تعلق سے کیا جا سکتا ہے:

Q=mcΔT Q=mc \\Delta TQ=mcΔT

کہاں:

QQQ=کو تھرمل توانائی کی ضرورت ہے۔

وزن=MMM

ccc=حرارت کی گنجائش

درجہ حرارت میں ΔT=اضافہ

یہ حساب کتاب اس کے لیے آزادانہ طور پر کیا جانا چاہیے:

طریقہ کار شراب

ٹکڑے

ٹینک کی تعمیر

کوئی بڑی شیلفنگ یا فکسچر

پھر حاصل شدہ توانائی کی اقدار کو حرارتی نظام کی کل ضرورت حاصل کرنے کے لیے شامل کیا جاتا ہے۔

سیال حرارت کے بوجھ کا حساب
عمل مائع عام طور پر بیس لائن تھرمل بوجھ ہے.

پانی پر مبنی حل میں نسبتاً زیادہ مخصوص حرارت کی گنجائش ہوتی ہے، جس تک پہنچتے ہیں:

cwater≈4.18 kJ/kg⋅K

پلیٹنگ اور کیمیکل ٹینک کبھی کبھی سینکڑوں یا ہزاروں لیٹر سائز کے ہوتے ہیں، اس طرح صرف مائع کو ابالنے میں کافی طاقت لگ سکتی ہے۔

تاہم، پیداوار میں، ٹھنڈے دھاتی حصوں کو مسلسل متعارف کروانا جلد ہی ورک پیس کو اتنا ہی اہم بنا سکتا ہے۔

گرمی کے مجموعی بوجھ کا تعین کرنے کے لیے انگوٹھے کا ایک موٹا اصول یہ ہے کہ کام کے بڑے پیمانے پر مائع کے بڑے پیمانے پر اضافہ کیا جائے۔ یہ تخمینہ ایک موٹا ابتدائی تخمینہ دے سکتا ہے، لیکن انجینئرنگ کے سخت حساب کتاب کے لیے مائع اور ورک پیس کی شراکت کو بہتر درستگی کے لیے الگ کیا جاتا ہے، کیونکہ مواد میں حرارت کی مخصوص صلاحیتیں بہت مختلف ہوتی ہیں۔

مطلوبہ ہیٹر پاور کا حساب لگانا
مطلوبہ حرارت کی توانائی کا حساب لگانے کے بعد، ہیٹر کی کم از کم طاقت کا حساب کل توانائی کو مطلوبہ حرارت-اپ ٹائم سے تقسیم کر کے لگایا جا سکتا ہے۔

رشتہ درج ذیل ہے:

P=QtP=frac{Q}{t}P=tQ​

کہاں:

PPP=ضروری حرارتی طاقت

QQQ=کل تھرمل توانائی

ttt=نے گرم ہونے کے لیے وقت دیا-

ٹھنڈے پرزوں کو لوڈ کرنے کے بعد تیزی سے بحالی کی صورت میں زیادہ انسٹال شدہ پاور کی ضرورت ہوتی ہے۔

مثال کے طور پر:

کم ہیٹر پاور ایک طویل وصولی وقت فراہم کرتا ہے

ایک مختصر بحالی کا مقصد بہت زیادہ طاقت کی کثافت کی ضرورت ہے

یہ کنکشن تمام PTFE ہیٹر ہیٹ اپ ٹائم کولڈ ورک پیس کے تخمینے کی بنیاد ہے۔

ٹینکوں میں گرمی کے نقصانات پر غور کرنا
کسی بھی صورت میں، گرمی-اپ کے دوران، ہیٹر کی کچھ طاقت ہمیشہ اردگرد کے ماحول سے ختم ہوجاتی ہے۔

گرمی کے نقصانات کے مخصوص میکانزم ہیں:

ٹینک کی دیواروں میں کنویکشن

مائع کی سطح کا بخارات

محیطی ہوا میں تابکاری

وینٹیلیشن کے نقصانات

یہ نقصانات عام طور پر مائع اور ورک پیس کو گرم کرنے کے لیے درکار توانائی سے کم ہوتے ہیں، لیکن یہ ہیٹر کی کل طلب میں اضافہ کرتے ہیں۔

گرمی کے نقصانات زیادہ اہم ہو جاتے ہیں جب:

زیادہ لمبا وارم اپ ٹائم-

ٹینک زیادہ درجہ حرارت پر چلائے جاتے ہیں۔

سطح کا بڑا علاقہ

وینٹیلیشن کی شرحیں زیادہ ہیں۔

ناقص موصلیت

یہ مسلسل نقصانات عام طور پر ایک حقیقت پسندانہ ڈیزائن کے تخمینے میں اضافی حفاظتی مارجن سے حاصل کیے جاتے ہیں۔

واٹ کی کثافت اب بھی کیوں اہم ہے۔
تھوڑا سا PTFE ہیٹر صرف حرارتی بجلی کی بڑی ضروریات پر مرکوز نہیں ہو سکتا۔

PTFE کی عظیم کیمیائی مزاحمت کسی حد تک کم تھرمل چالکتا کی طرف سے آفسیٹ ہے. ضرورت سے زیادہ واٹ کی کثافت میان کی سطح کو زیادہ گرم کرتی ہے اور ہیٹر کی زندگی کو کم کر دیتی ہے۔

یہاں تک کہ اعلی طاقت پر، PTFE میان کی واٹ کثافت کی پابندیوں پر عمل کرنا ضروری ہے۔

اس طرح، کافی گرمی کے بوجھ کی عام طور پر ضرورت ہوتی ہے:

مختلف وسرجن ہیٹر

ہیٹر کی لمبی لمبائی

میان کی سطح کے رقبے میں اضافہ

کم واٹ کثافت والے ہیٹر کے ڈیزائن

یہ ڈیزائن کا طریقہ میان درجہ حرارت کو قابل قبول حدود میں رکھتے ہوئے گرمی کو زیادہ محفوظ طریقے سے ختم کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

ہیٹر کے انتخاب میں واٹ کی کثافت کی حد پر غور نہ کرنے کا نتیجہ یہ ہو سکتا ہے:

پی ٹی ایف ای کو زیادہ گرم کریں۔

ہیٹر کی کم زندگی

میان کا درجہ حرارت بہت زیادہ ہے۔

ہیٹر کی سطح کے قریب کیمیائی بگاڑ

بیچ پروسیسنگ کا نتیجہ متواتر تھرمل بوجھ میں ہوتا ہے۔
مسلسل عمل کے ٹینک عام طور پر مستحکم-ریاست کے حالات کے قریب چلائے جاتے ہیں۔ بیچ آپریشن مختلف طریقے سے کام کرتے ہیں۔

سرد حصوں کا ہر ایک بیچ ایک عارضی لیکن اہم تھرمل ڈسٹربنس متعارف کرواتا ہے۔

اس خلل کی سنگینی پر انحصار کرتا ہے:

جزوی ماس

مواد کی قسم

ابتدائی حصے کا درجہ حرارت

فریکوئنسی لوڈ 3

صحت یاب ہونے کا وقت

اگر آپ گرم عمل کے ٹینک میں ٹھنڈا سٹیل ڈالتے رہتے ہیں تو آپ ہیٹر کو تقریباً پورا وقت چلانے کے لیے دبا سکتے ہیں۔

اگر نصب شدہ حرارتی صلاحیت بہت کم ہے، تو عمل کا درجہ حرارت پیداواری چکروں کے درمیان کبھی بھی مکمل طور پر بحال نہیں ہو سکتا۔

#### تھرمل جڑتا اور پیداواری کارکردگی کے درمیان تعلق
مینوفیکچرنگ کی مستقل مزاجی تھرمل جڑتا سے براہ راست متاثر ہوتی ہے۔

درجہ حرارت کی ایک سست بحالی متاثر کر سکتی ہے:

چڑھانا کے نرخ

رد عمل کائنےٹکس

Etch کے نتائج

viscosity

سطح ختم معیار

الیکٹروپلاٹنگ سسٹم کے درجہ حرارت کی عدم استحکام ڈپازٹ موٹائی کی یکسانیت اور عمل کی تکرار کو بھی متاثر کر سکتا ہے۔

ہیٹر کی مناسب سائزنگ، اس طرح، تھرمل انجینئرنگ کا مسئلہ اور پروسیس کے معیار کا مسئلہ ہے۔

ٹینک میں جانے والے کام کے تھرمل ماس کو ہیٹنگ سسٹم کے کل ڈیزائن کا ایک لازمی حصہ سمجھا جانا چاہئے۔

نتیجہ
PTFE وسرجن ہیٹر کا مطلوبہ حرارت-اپ ٹائم مائع کے حجم کے حساب سے کافی زیادہ ہے۔ نظام کی کل تھرمل مانگ بڑے پیمانے پر، مواد کی قسم اور ڈوبی ہوئی ورک پیس کے ابتدائی درجہ حرارت سے سخت متاثر ہوتی ہے۔

ٹھنڈے سٹیل کے اجزاء میں تقریباً 0.5 kJ/kg·K کی مخصوص حرارت ہوتی ہے اور ہیٹنگ کے دوران بڑی مقدار میں توانائی جذب کرتے ہیں، اور اکثر پروسیس ٹینک میں سب سے بڑے ہیٹ سنک میں سے ایک بن جاتے ہیں۔ کم سے کم ہیٹر کی طاقت کا اندازہ مائع، ٹینک کے ڈھانچے، فکسچر، اور حصوں کو گرم کرنے کے لیے درکار کل توانائی کو شامل کرکے اور مطلوبہ بحالی کے وقت سے موازنہ کرکے لگایا جاسکتا ہے۔

ایک ہی وقت میں، PTFE واٹ کثافت کی رکاوٹوں کو قابل قبول کام کی حدود میں رکھنے کی ضرورت ہے، خاص طور پر گرمی کو صحیح طریقے سے منتشر کرنے کے لیے متعدد ہیٹر یا بڑے کم-کثافت والے ڈیزائن کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے۔

حرارتی ڈیزائن کے عملی عمل میں غسل میں جانے والے وزن اور حصوں کی قسم ہیٹر کے سائز کے حساب سے الگ نہیں ہوتی۔ اگر آپ اس تھرمل ماس کا حساب نہیں رکھتے ہیں، تو آپ کو تقریباً مایوس کن طور پر تاخیری عمل کے ردعمل کی ضمانت دی جاتی ہے۔ جہاں تک دھاتی ماس کا تعلق ہے وہ حرارت کی مقدار جو ٹینک میں جاتی ہے اس کا بھی ایک کام ہے۔