ऑटो इंस्ट्रूमेंट | आंदोलन सिर्फ सामग्री को हिलाने से कहीं अधिक है: 

आंदोलन के सिद्धांतों और प्रकारों के लिए एक संपूर्ण मार्गदर्शिका

परिचय

रासायनिक अभिक्रिया टैंकों की वास्तविक कार्य परिस्थितियों के साथ, ऑटो इंस्ट्रूमेंट की तकनीकी टीम ने एजिटेशन उपकरणों के कार्य तर्क का विश्लेषण किया है और इस गलत धारणा को दूर किया है कि "उच्च घूर्णन गति बेहतर मिश्रण प्रदर्शन के बराबर होती है"। यह मार्गदर्शिका प्रक्रिया और उपकरण इंजीनियरों को एजिटेशन सिद्धांतों को समझने और इम्पेलर और संचालन मापदंडों का सही चयन करने में मदद करती है।

कई ऑनसाइट टीमों को इस समस्या का सामना करना पड़ा है: सरगर्मी टैंक में स्पष्ट भंवर दिखाई देते हैं, फिर भी टैंक के तल में तलछट जमा हो जाती है। घूर्णन गति बढ़ाने के बाद भी मोटर का करंट बढ़ता रहता है, लेकिन पदार्थों का असमान मिश्रण ठीक नहीं होता। इंपेलर की संरचना, स्थापना की ऊंचाई, पदार्थ की चिपचिपाहट और टैंक के अंदर प्रवाह का पैटर्न सीधे तौर पर सरगर्मी प्रदर्शन को निर्धारित करते हैं। समान मोटर शक्ति और घूर्णन गति होने पर भी, विभिन्न डिज़ाइनों के इंपेलर बहुत भिन्न प्रवाह अवस्थाएँ उत्पन्न कर सकते हैं।

1. आंदोलन उपकरण के प्रक्रियात्मक कार्य

मिश्रण, फैलाव, ऊष्मा स्थानांतरण और द्रव्यमान स्थानांतरण प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए, यांत्रिक घूर्णन, गैस स्पार्जिंग या तरल जेटिंग के माध्यम से सामग्री प्रवाह को गति प्रदान करने हेतु आंदोलन किया जाता है। प्रक्रिया के सामान्य उद्देश्य निम्नलिखित हैं:

· तरल मिश्रण: तरल परिसंचरण के माध्यम से टैंक के अंदर सांद्रता के अंतर को दूर करें;

· ठोस निलंबन: ठोस कणों के अवसादन और संचय को रोकने के लिए तरल प्रवाह को नियंत्रित करना;

· द्रव-द्रव फैलाव: एक द्रव को छोटी-छोटी बूंदों में तोड़कर उन्हें अपरूपण बल द्वारा दूसरे द्रव में फैलाना;

· गैस-द्रव फैलाव: गैस और द्रव के बीच संपर्क क्षेत्र को बढ़ाने के लिए बुलबुले तोड़ें;

· ऊष्मा और द्रव्यमान स्थानांतरण: पदार्थों का निरंतर परिसंचारी प्रवाह ऊष्मा विनिमय और द्रव्यमान स्थानांतरण दक्षता में सुधार करता है।

विभिन्न प्रक्रिया उद्देश्यों के लिए तरल पदार्थों की आवश्यकताएँ भी भिन्न-भिन्न होती हैं। तरल मिश्रण में परिसंचारी प्रवाह दर को प्राथमिकता दी जाती है; ठोस निलंबन में टैंक के तल पर प्रवाह वेग पर ध्यान केंद्रित किया जाता है; तरल-तरल फैलाव के लिए पर्याप्त स्थानीय अपरूपण शक्ति आवश्यक होती है। कई रिएक्टर प्रक्रियाओं में, वास्तविक समय में सामग्री की स्थिति की निगरानी के लिए एजिटेशन सिस्टम के साथ मापन उपकरण लगाए जाते हैं। स्लरी अनुप्रयोगों के लिए, कुछ परियोजनाओं में स्लरी घनत्व मीटर का उपयोग किया जाता है। संश्लेषण और बैचिंग प्रक्रियाओं के लिए रासायनिक घनत्व मीटर अक्सर स्टिरिंग टैंक के साथ उपयोग किए जाते हैं। एक घनत्व मीटर निर्माता के रूप में, हमने कई ऐसे मामले देखे हैं जहाँ एजिटेशन प्रदर्शन औद्योगिक ऑनलाइन तरल घनत्व मीटर और तरल घनत्व मीटर की नमूनाकरण और मापन स्थिरता को सीधे प्रभावित करता है।

2. आंदोलन के मुख्य प्रकार

प्रेरक शक्ति के आधार पर, आंदोलन को तीन श्रेणियों में विभाजित किया गया है: यांत्रिक आंदोलन, गैस आंदोलन और जेट आंदोलन। यांत्रिक आंदोलन में इम्पेलर को घुमाने के लिए मोटर का उपयोग किया जाता है। सामान्य इम्पेलर प्रकारों में पैडल, प्रोपेलर, टरबाइन, एंकर और हेलिकल रिबन शामिल हैं।

1. पैडल एजिटेटर इसमें एक सरगर्मी शाफ्ट और ब्लेड होते हैं, जिनमें सपाट ब्लेड, झुके हुए ब्लेड और पैडल प्रकार के ब्लेड शामिल हैं। इसकी संरचना सरल है और इसे आसानी से अलग किया जा सकता है और इसका रखरखाव भी सुविधाजनक है। यह कम से मध्यम चिपचिपाहट वाले पदार्थों को घोलने, बैचिंग करने और तरल मिश्रण के लिए उपयुक्त है।

2. प्रणोदक आंदोलनकारी प्रोपेलर-शैली के इम्पेलर के साथ, यह तीव्र अक्षीय प्रवाह उत्पन्न करता है। तरल को अक्षीय रूप से धकेला जाता है और फिर वह वापस लौटकर बड़े पैमाने पर परिसंचरण बनाता है। यह कम श्यानता वाले तरल पदार्थों के मिश्रण, विघटन और पारंपरिक ठोस निलंबन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।

3. टरबाइन एजिटेटर इसमें कई ब्लेड वाली संरचनाएं शामिल हैं, जैसे कि सीधी ब्लेड वाली टरबाइन, झुकी हुई ब्लेड वाली टरबाइन और डिस्क टरबाइन। सीधी ब्लेड वाली डिस्क टरबाइन मुख्य रूप से रेडियल प्रवाह उत्पन्न करती है; झुकी हुई ब्लेड वाली टरबाइन अक्षीय और रेडियल दोनों तरह का प्रवाह प्रदान करती है। इसकी प्रवाह और अपरूपण क्षमता ब्लेड के कोण और संरचना द्वारा निर्धारित होती है।

4. एंकर एजिटेटर बड़े व्यास और कम परिचालन गति के साथ ब्लेड टैंक की भीतरी दीवार के करीब चलते हैं, और मुख्य रूप से टैंक की दीवार के आसपास की सामग्री पर कार्य करते हैं। उच्च श्यानता के लिए सरगर्मी शाफ्ट से अधिक टॉर्क आउटपुट की आवश्यकता होती है, इसलिए मोटर और रिड्यूसर लोड के लिए पर्याप्त मार्जिन आरक्षित रखा जाना चाहिए।

5. हेलिकल रिबन एजिटेटर अक्षीय दिशा में सर्पिलाकार ब्लेड लगे होते हैं। घूर्णन के कारण पदार्थ अक्षीय रूप से गति करते हैं, जिससे टैंक के अंदर अपप्रवाह के साथ परिसंचरण बनता है। इसका उपयोग उच्च श्यानता वाले पदार्थों को हिलाने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है।

6. गैस आंदोलन संपीड़ित गैस गैस वितरण उपकरणों के माध्यम से तरल अवस्था में प्रवेश करती है। ऊपर उठते बुलबुले तरल परिसंचरण को गति प्रदान करते हैं, जिससे गैस-तरल द्रव्यमान स्थानांतरण होता है।

7. जेट आंदोलन दबावयुक्त द्रव को परिसंचारी पंप द्वारा नोजलों के माध्यम से स्प्रे किया जाता है, जिससे आसपास के माध्यमों को प्रवाहित करते हुए टैंक में परिसंचरण होता है। नोजल का कोण, परिसंचारी प्रवाह दर और पाइपलाइन में होने वाली हानि सीधे तौर पर हलचल के परिणामों को प्रभावित करती है। ठोस कणों वाले माध्यमों के लिए, नोजल के घिसने और अवरुद्ध होने के जोखिमों का पूर्व-मूल्यांकन किया जाना चाहिए।

3. आंदोलन के मूल प्रवाह क्षेत्र सिद्धांत

यांत्रिक हलचल से इम्पेलर से पदार्थों में यांत्रिक ऊर्जा स्थानांतरित होती है, जिससे तीन प्रवाह पैटर्न बनते हैं: अक्षीय प्रवाह, त्रिज्या प्रवाह और स्पर्शरेखीय प्रवाह। आमतौर पर टैंक के अंदर कई प्रवाह क्षेत्र एक दूसरे पर ओवरलैप होते हैं और सह-अस्तित्व में रहते हैं।

1. अक्षीय प्रवाह सामग्री सरगर्मी शाफ्ट के साथ ऊपर और नीचे गति करती है, जिससे टैंक के अंदर एक बड़ा परिसंचरण बनता है और विभिन्न ऊंचाइयों पर सामग्री का आदान-प्रदान संभव होता है। इसकी समग्र संवहन क्षमता बहुत अधिक है, जो तरल मिश्रण, ठोस निलंबन और ऊष्मा स्थानांतरण स्थितियों के लिए आदर्श है।

2. रेडियल प्रवाह इम्पेलर से निकलने वाला द्रव टैंक की दीवार की ओर फेंका जाता है, दीवार से टकराने के बाद ऊपर-नीचे उछलता है और वापस इम्पेलर की ओर प्रवाहित होता है। रेडियल प्रवाह उत्पन्न करने वाले इम्पेलर तीव्र स्थानीय अपरूपण और अशांति पैदा करते हैं, जो बूंदों और बुलबुलों के फैलाव की प्रक्रियाओं के लिए अधिक उपयुक्त होते हैं।

3. स्पर्शरेखीय प्रवाह पदार्थ सरगर्मी शाफ्ट के चारों ओर परिधीय रूप से घूमते हैं। अत्यधिक स्पर्शरेखीय प्रवाह से सतही भंवर उत्पन्न होते हैं, जहाँ पदार्थ बहुत कम ऊर्ध्वाधर गति के साथ एक साथ घूमते हैं। टैंक की दीवार पर अवरोधक लगाने से स्पर्शरेखीय घूर्णन को प्रभावी ढंग से रोका जा सकता है और समग्र परिसंचरण में सुधार किया जा सकता है।

वास्तविक टैंकों में, अक्षीय, रेडियल और स्पर्शरेखीय प्रवाह एक साथ मौजूद होते हैं। प्रवाह की तीव्रता इम्पेलर के प्रकार, स्थापना स्थान और टैंक के सहायक उपकरणों द्वारा निर्धारित होती है।

4. घूर्णन गति और गति प्रदान करने की शक्ति के बीच संबंध

इम्पेलर का व्यास, घूर्णन गति और पदार्थ के गुणधर्म, ये सभी कारक आंदोलन की विद्युत खपत को प्रभावित करते हैं। अशांत परिस्थितियों में, शाफ्ट शक्ति का सूत्र इस प्रकार है:P = Np × ρ × n³ × D⁵ P — इम्पेलर शाफ्ट पावर (W) Np — पावर नंबर (आयामहीन) ρ — द्रव घनत्व (kg/m³) n — इम्पेलर घूर्णन गति (r/s) D — इम्पेलर व्यास (m)

इम्पेलर की स्थिर संरचना, टैंक और सामग्री के साथ, पावर मान लगभग स्थिर रहता है। एजिटेशन पावर घूर्णन गति के घन के समानुपाती होती है। इम्पेलर का व्यास बदलने से भी बिजली की खपत में काफी बदलाव आता है। पावर मान विभिन्न संरचनाओं के लिए भिन्न होता है और इसके लिए सटीक गणना की आवश्यकता होती है। उच्च घूर्णन गति हमेशा बेहतर नहीं होती। अत्यधिक उच्च गति से तरल सतह पर वायु का प्रवेश, झाग बनना, उपकरण में कंपन और मोटर पर अतिरिक्त भार पड़ सकता है। यह सूत्र केवल इम्पेलर शाफ्ट पावर की गणना करता है। मोटर का चयन करते समय संचरण हानि और वास्तविक परिचालन भार को भी ध्यान में रखना चाहिए।

5. आंदोलनकारियों के लिए चयन तर्क

चयन के लिए सबसे पहले तीन मूलभूत स्थितियों की पुष्टि की जानी चाहिए: सामग्री की विशेषताएं, प्रक्रिया में हलचल के उद्देश्य और रिएक्टर की संरचना। इम्पेलर का प्रकार, आकार और संचालन मापदंड वास्तविक कार्य परिस्थितियों के अनुसार निर्धारित किए जाते हैं, जिसमें सामग्री की श्यानता, घनत्व, ठोस पदार्थ की मात्रा, टैंक का आकार और आवश्यक मिश्रण क्षमता का व्यापक रूप से ध्यान रखा जाता है। यह ध्यान देने योग्य है कि हलचल की स्थिति सीधे ऑनलाइन मापन उपकरणों को प्रभावित करती है। अत्यधिक हलचल से मापन में गड़बड़ी होती है, जबकि अपर्याप्त हलचल से सामग्री का स्तरीकरण होता है; ये दोनों ही ऑनलाइन घनत्व मीटर और इसी तरह के उपकरणों की रीडिंग स्थिरता में बाधा डालते हैं।

6. निष्कर्ष

पैडल और प्रोपेलर इम्पेलर तरल परिसंचरण और मिश्रण में उत्कृष्ट होते हैं; टरबाइन इम्पेलर तरल-तरल और गैस-तरल फैलाव के लिए उपयुक्त होते हैं; एंकर और हेलिकल रिबन इम्पेलर मुख्य रूप से उच्च श्यानता वाले पदार्थों के प्रसंस्करण के लिए उपयोग किए जाते हैं। एजिटेशन उपकरण का वास्तविक प्रदर्शन केवल मोटर की घूर्णन गति और परिचालन धारा से नहीं आंका जा सकता। इसका मूल्यांकन पदार्थ के गुणों, इम्पेलर लेआउट और प्रक्रिया परीक्षण परिणामों के आधार पर व्यापक रूप से किया जाना चाहिए।

घनत्व मीटर निर्माता के रूप में, ऑटो इंस्ट्रूमेंट ऑनलाइन घनत्व मीटर, तरल घनत्व मीटर, औद्योगिक ऑनलाइन तरल घनत्व मीटर, स्लरी घनत्व मीटर और रासायनिक घनत्व मीटर की आपूर्ति करता है। ये उत्पाद प्रक्रिया प्रवाह में वास्तविक समय में सामग्री का पता लगाने के लिए विभिन्न सरगर्मी रिएक्टरों के साथ संगत हैं, जिससे प्रक्रिया इंजीनियरों को टैंकों के अंदर सामग्री की स्थिति की निगरानी करने में मदद मिलती है।