ہیٹ ایکسچینجر کیسے کام کرتا ہے؟

ایک ہیٹ ایکسچینجر کام کرتا ہے کہ ایک سیال سے گرمی کو دوسرے، کولر، سیال کو ان کے مکس کیے بغیر یا براہ راست رابطے میں آنے کی اجازت دے کر۔

مثال کے طور پر، ایک پائپ کا تصور کریں جس کے ارد گرد ایک اور پائپ ہو۔ اندرونی پائپ ایک گرم سیال کو اس میں سے گزرنے کی اجازت دے سکتا ہے جبکہ ایک ٹھنڈا سیال بیرونی پائپ سے ایک ساتھ گزرتا ہے۔ یہ ٹھنڈے سیال کو گرم کے درجہ حرارت کو کم کرنے کی اجازت دے گا، کیونکہ گرم سیال بیک وقت ٹھنڈے کی گرمی کو بڑھاتا ہے۔ بلاشبہ، یہ ہیٹ ایکسچینج کی ایک بہت بنیادی مثال ہے، اور ہیٹ ایکسچینجرز کی تحقیقات کرتے وقت بہت سے دوسرے عوامل پر غور کرنا ضروری ہے:

1. گزرنا

پائپوں کو گھما کر، مثال کے طور پر 'S' شکل میں، آپ ہیٹ ایکسچینجر کو چھوڑنے سے پہلے سیالوں کو ایک سے زیادہ 'پاس' بنانے کی اجازت دے سکتے ہیں۔ سنگل پاس ایک سیدھا پائپ ہے، جہاں سیال ایک سرے سے داخل ہوتا ہے اور ہیٹ ایکسچینجر کے دوسرے سرے سے کافی تیزی سے باہر نکل جاتا ہے۔ ایک ڈبل پاس U-شکل کا استعمال کرتا ہے، تاکہ سیال ہیٹ ایکسچینجر میں داخل ہوتا ہے اور اسی سرے پر چھوڑ دیتا ہے، اس وقت کو طول دیتا ہے جب ہیٹ ایکسچینجر میں سیال ایک دوسرے سے گزر رہے ہوتے ہیں۔ ایک ٹرپل پاس ایک 'S' شکل کی تشکیل کا استعمال کرتا ہے جو سیال کو باہر نکلنے سے پہلے ہیٹ ایکسچینجر کی لمبائی کے ساتھ تین بار سفر کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ پاسز کی تعداد جتنی زیادہ ہوگی، گرمی کی منتقلی کی اتنی ہی زیادہ مقدار دستیاب ہوگی – صرف اس وجہ سے کہ نظام میں سیال زیادہ دیر تک اکٹھے رہتے ہیں – حالانکہ اس سے دباؤ میں کمی اور رفتار میں کمی واقع ہوسکتی ہے۔

2. ٹمپریچر کراس اوور

ٹمپریچر کراس اوور اس وقت ہوتا ہے جب ٹھنڈے سیال کی حرارت ہیٹ ایکسچینجر میں گرم سیال کے درجہ حرارت کے ساتھ عبور کرنا شروع کر دیتی ہے۔ مثال کے طور پر، 30⁰C کے درجہ حرارت پر پانی کے ساتھ 80⁰C پر ہیٹ ایکسچینجر میں داخل ہونے والا تیل، پانی کے 51⁰C تک پہنچنے پر تیل کے 50⁰C تک کم ہونے پر ان کے درجہ حرارت کو کراس اوور دیکھ سکتا ہے۔ اس وقت ٹھنڈا سیال (پانی) تیل سے زیادہ گرم ہو گیا ہے۔ ٹمپریچر کراس اوور ہیٹ ایکسچینجر کی کارکردگی کو نمایاں طور پر کم کر سکتا ہے، خاص طور پر جب ٹھنڈا ہو۔ کولنٹ کے بہاؤ کی شرح کو بڑھا کر اس سے بچا جا سکتا ہے (ذیل میں 'فلو ریٹ' دیکھیں)، اس لیے سسٹم میں زیادہ کولنٹ موجود ہے۔ جہاں درجہ حرارت کو عبور کرنا ناگزیر ہے، پلیٹ ہیٹ ایکسچینجر کا استعمال کرنا (ذیل میں 'ہیٹ ایکسچینجر کی اقسام دیکھیں) بہترین حل ہے۔

3. درجہ حرارت کا فرق

اس سے مراد کولنٹ اور گرم سیال کے درمیان درجہ حرارت میں فرق ہے، جو ہیٹ ایکسچینجر میں اہم ہے، جیسا کہ 'درجہ حرارت کراس اوور' (اوپر) سے دکھایا گیا ہے۔ کولنٹ کو گرم سیال سے کم درجہ حرارت پر رکھنا چاہیے، اور، کولنٹ جتنا ٹھنڈا ہوگا، گرم سیال سے گرمی نکالنے میں اتنا ہی زیادہ موثر ہوگا۔

4. بہاؤ کی شرح

یہ سیال کی مقدار ہے جو ایک مخصوص مدت میں پائپ کے کراس سیکشن سے گزر رہی ہے۔ اس پر سیال کے بہنے کے وقت سیال کے حجم کے طور پر کام کیا جاتا ہے - زیادہ بہاؤ کی شرح کے ساتھ ممکنہ طور پر ہیٹ ایکسچینجر کی حرارت کو منتقل کرنے کی صلاحیت میں اضافہ ہوتا ہے۔ تاہم، زیادہ سیال کا مطلب یہ بھی ہے کہ نقل و حمل کے لیے زیادہ مقدار، نیز دباؤ میں کمی اور رفتار میں اضافہ۔