श्रेणी पुरालेख क्रॉस फ्लो हीट एक्सचेंजर

ए क्रॉसफ्लो हीट एक्सचेंजर यह दो तरल पदार्थों को एक-दूसरे के समकोण (लंबवत) पर प्रवाहित करके काम करता है, आमतौर पर एक तरल पदार्थ नलियों से होकर बहता है और दूसरा नलियों के बाहर की ओर बहता है। इसका मुख्य सिद्धांत यह है कि ऊष्मा नलियों की दीवारों के माध्यम से एक तरल पदार्थ से दूसरे तरल पदार्थ में स्थानांतरित होती है। यह कैसे काम करता है, इसका चरण-दर-चरण विवरण इस प्रकार है:

अवयव:

1. ट्यूब साइड: तरल पदार्थों में से एक ट्यूब के माध्यम से बहता है।
2. शेल साइड: दूसरा तरल पदार्थ नलिकाओं के ऊपर, नलिका बंडल के आर-पार, नलिकाओं के अन्दर तरल पदार्थ के प्रवाह के लंबवत दिशा में बहता है।

कार्य प्रक्रिया:

1. द्रव प्रवेशदोनों तरल पदार्थ (गर्म और ठंडे) अलग-अलग प्रवेश द्वारों से ऊष्मा विनिमायक में प्रवेश करते हैं। एक तरल पदार्थ (मान लीजिए गर्म तरल पदार्थ) नलियों के माध्यम से प्रवेश करता है, और दूसरा तरल पदार्थ (ठंडा तरल पदार्थ) नलियों के बाहर के स्थान में प्रवेश करता है।
2. द्रव प्रवाह:

   • नलिकाओं के अंदर बहने वाला तरल पदार्थ सीधे या थोड़े मुड़े हुए रास्ते में बहता है।
   • नलिकाओं के बाहर बहने वाला द्रव उनके ऊपर से लंबवत दिशा में बहता है। इस द्रव का मार्ग या तो क्रॉसफ़्लो (नलिकाओं के सीधे आर-पार) हो सकता है या अधिक जटिल विन्यास वाला हो सकता है, जैसे क्रॉसफ़्लो और काउंटरफ़्लो का संयोजन।

3. गर्मी का हस्तांतरण:

   • गर्म तरल पदार्थ से ऊष्मा ट्यूब की दीवारों में स्थानांतरित होती है और फिर ट्यूबों में प्रवाहित होने वाले ठंडे तरल पदार्थ में स्थानांतरित होती है।
   • ऊष्मा स्थानांतरण की दक्षता दो तरल पदार्थों के बीच तापमान के अंतर पर निर्भर करती है। तापमान का अंतर जितना अधिक होगा, ऊष्मा स्थानांतरण उतना ही अधिक कुशल होगा।

4. दुकानऊष्मा स्थानांतरण के बाद, अब ठंडा गर्म तरल एक आउटलेट से बाहर निकलता है, और अब गर्म ठंडा तरल दूसरे आउटलेट से बाहर निकलता है। ऊष्मा विनिमय प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, ऊष्मा एक्सचेंजर से प्रवाहित होने पर दोनों तरल पदार्थों के तापमान में परिवर्तन होता है।

डिज़ाइन विविधताएँ:

• एकल-पास क्रॉसफ़्लोएक तरल पदार्थ नलिकाओं में एक ही दिशा में बहता है, और दूसरा तरल पदार्थ नलिकाओं के माध्यम से चलता है।
• मल्टी-पास क्रॉसफ़्लोट्यूब के अंदर का तरल पदार्थ कई बार प्रवाहित हो सकता है, जिससे बाहरी तरल पदार्थ के साथ संपर्क समय बढ़ जाता है, जिससे ऊष्मा हस्तांतरण में सुधार होता है।

दक्षता पर विचार:

• क्रॉसफ़्लो हीट एक्सचेंजर्स आमतौर पर काउंटरफ़्लो हीट एक्सचेंजर्स की तुलना में कम कुशल होते हैं क्योंकि दोनों तरल पदार्थों के बीच तापमान प्रवणता हीट एक्सचेंजर की लंबाई के साथ घटती जाती है। काउंटरफ़्लो में, तरल पदार्थ अधिक स्थिर तापमान अंतर बनाए रखते हैं, जिससे यह ऊष्मा स्थानांतरण के लिए अधिक प्रभावी हो जाता है।
• हालांकि, क्रॉसफ्लो हीट एक्सचेंजर्स को डिजाइन करना आसान होता है और अक्सर उन स्थितियों में उपयोग किया जाता है जहां स्थान सीमित होता है या जहां तरल पदार्थों को अलग करने की आवश्यकता होती है (जैसे एयर-टू-एयर हीट एक्सचेंजर्स में)।

अनुप्रयोग:

• वायु-शीतित ताप एक्सचेंजर्स (जैसे एचवीएसी सिस्टम या कार रेडिएटर में)।
• इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का शीतलन.
• वेंटिलेशन सिस्टम के लिए हीट एक्सचेंजर्स.

इसलिए, हालांकि ये काउंटरफ्लो हीट एक्सचेंजर्स की तरह तापीय रूप से कुशल नहीं हैं, क्रॉसफ्लो डिजाइन बहुमुखी हैं और आमतौर पर तब उपयोग किए जाते हैं जब सादगी या स्थान की बचत महत्वपूर्ण होती है।

यहाँ इसका विवरण दिया गया है तापमान प्रोफ़ाइल एक के लिए क्रॉस फ्लो हीट एक्सचेंजर, विशेष रूप से जब दोनों तरल पदार्थ अमिश्रित हैं:

🔥 क्रॉस फ्लो हीट एक्सचेंजर - दोनों तरल पदार्थ अमिश्रित

➤ प्रवाह व्यवस्था:

• एक तरल पदार्थ क्षैतिज रूप से बहता है (मान लीजिए, नलियों में गर्म तरल पदार्थ)।
• दूसरा ऊर्ध्वाधर रूप से प्रवाहित होता है (मान लीजिए, नलियों के आर-पार ठंडी हवा प्रवाहित होती है)।
• तरल पदार्थों के भीतर या बीच में कोई मिश्रण नहीं होना चाहिए।

📈 तापमान प्रोफ़ाइल विवरण:

▪ गर्म तरल पदार्थ:

• इनलेट तापमान: उच्च।
• जैसे-जैसे यह बहता है, गर्मी खो देता है ठंडे तरल पदार्थ के लिए.
• आउटलेट तापमान: इनलेट से कम, लेकिन अलग-अलग संपर्क समय के कारण एक्सचेंजर में एक समान नहीं।

▪ ठंडा तरल पदार्थ:

• इनलेट तापमान: कम।
• गर्म नलियों के पार प्रवाहित होने पर यह गर्मी प्राप्त करता है।
• आउटलेट तापमान: उच्चतर, लेकिन एक्सचेंजर में भी भिन्न होता है।

🌀 क्रॉसफ़्लो और मिश्रण न होने के कारण:

• एक्सचेंजर पर प्रत्येक बिंदु एक देखता है विभिन्न तापमान प्रवणतायह इस बात पर निर्भर करता है कि प्रत्येक तरल पदार्थ सतह के संपर्क में कितनी देर तक रहा है।
• तापमान वितरण है अरेखीय और काउंटरफ्लो या समानांतर प्रवाह एक्सचेंजर्स की तुलना में अधिक जटिल है।

📊 विशिष्ट तापमान प्रोफ़ाइल (योजनाबद्ध लेआउट):

                ↑ ठंडा तरल पदार्थ
        │
  उच्च │ ┌──────────────┐
  तापमान │ │ │
        │ │ │ → गर्म तरल पदार्थ (दाहिनी ओर)
        │ │ │
        ↓ └──────────────┘
      ठंडा तरल पदार्थ बाहर ← गर्म तरल पदार्थ बाहर

⬇ तापमान वक्र:

• ठंडा तरल पदार्थ धीरे-धीरे गर्म होता है - वक्र नीचे से शुरू होता है और ऊपर की ओर बढ़ता है।
• गर्म तरल पदार्थ ठंडा हो जाता है - उच्च से शुरू होकर नीचे की ओर बढ़ता है।
• वक्र हैं समानांतर नहीं, और सममित नहीं क्रॉसफ्लो ज्यामिति और बदलती गर्मी विनिमय दर के कारण।

🔍 दक्षता:

• प्रभावशीलता इस पर निर्भर करती है ताप क्षमता अनुपात और यह एनटीयू (स्थानांतरण इकाइयों की संख्या).
• आम तौर पर कम कुशल प्रतिप्रवाह की तुलना में लेकिन अधिक कुशल समानांतर प्रवाह की तुलना में.

ए दोनों तरल पदार्थों के बिना मिश्रित क्रॉस फ्लो हीट एक्सचेंजर एक प्रकार के ताप एक्सचेंजर को संदर्भित करता है जहां दो तरल पदार्थ (गर्म और ठंडे) एक दूसरे के लंबवत (90 डिग्री पर) प्रवाहित होते हैं, और न तो कोई तरल पदार्थ आंतरिक रूप से या दूसरे के साथ मिश्रित होता हैयह कॉन्फ़िगरेशन जैसे अनुप्रयोगों में आम है हवा से हवा में ऊष्मा पुनर्प्राप्ति या ऑटोमोटिव रेडिएटर.

प्रमुख विशेषताऐं:

• क्रॉस प्रवाहदोनों तरल पदार्थ एक दूसरे से समकोण पर गति करते हैं।
• अमिश्रित तरल पदार्थगर्म और ठंडे दोनों तरल पदार्थ ठोस दीवारों या पंखों द्वारा अपने-अपने प्रवाह मार्गों तक सीमित रहते हैं, जिससे मिश्रण को रोका जा सकता है।
• गर्मी का हस्तांतरण: तरल पदार्थों को अलग करने वाली ठोस दीवार या सतह पर होता है।

निर्माण:

इसमें आमतौर पर शामिल हैं:

संलग्न चैनल दूसरे तरल पदार्थ (जैसे, पानी या रेफ्रिजरेंट) को ट्यूबों के अंदर प्रवाहित करने के लिए।

ट्यूब या पंखदार सतहें जहां एक तरल पदार्थ (जैसे, हवा) ट्यूबों के पार बहता है।

सामान्य अनुप्रयोग:

• कारों में रेडिएटर
• एयर कंडीशनिंग सिस्टम
• औद्योगिक HVAC प्रणालियाँ
• हीट रिकवरी वेंटिलेटर (HRVs)

लाभ:

• तरल पदार्थों के बीच कोई संदूषण नहीं
• सरल रखरखाव और सफाई
• उन गैसों और तरल पदार्थों के लिए अच्छा है जिन्हें अलग रहना चाहिए