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:
- ट्यूब साइड: तरल पदार्थों में से एक ट्यूब के माध्यम से बहता है।
- 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:
- 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।
- 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।
- 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।
- 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।