Heat Exchanger क्या होता है?

Heat exchanger एक ऐसा उपकरण है जो दो fluids के बीच में बिना mixing के heat transfer करता है। इसका उपयोग process industries में heating या cooling के लिए किया जाता है।

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🔹 Types of Heat Exchangers

• Double Pipe Heat Exchanger: Simple structure, low duty systems के लिए
• Shell and Tube Heat Exchanger: Complex but efficient, high pressure और large area के लिए

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🔹 Double Pipe Heat Exchanger: General Description

इसमें एक pipe के अंदर दूसरा pipe होता है। एक fluid inner pipe में और दूसरा outer annular space में flow करता है। Flow arrangement co-current या counter-current हो सकता है।

Advantages:

• Simple construction
• Low maintenance

Limitations:

• Small heat duty
• Space requirement ज़्यादा

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🔹 Shell and Tube Heat Exchanger: General Description

इसमें बहुत सारी tubes होती हैं जो एक shell के अंदर होती हैं। एक fluid tubes में और दूसरा shell में flow करता है। यह exchanger high pressure, large scale और multiple pass arrangement के लिए best होता है।

Key Components:

• Tube bundle
• Shell
• Baffles
• Tie rods

Applications:

• Petrochemical industries
• Power plants
• Refrigeration systems

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🔹 Process Design Calculations – Steps

1. Heat Duty (Q)

Q = m × Cp × ΔT या Q = U × A × ΔT_lm

2. Log Mean Temperature Difference (ΔT_lm)

ΔT_lm = (ΔT₁ - ΔT₂) / ln(ΔT₁/ΔT₂)

• ΔT₁ = Temperature difference at one end
• ΔT₂ = Temperature difference at other end

3. Heat Transfer Area (A)

A = Q / (U × ΔT_lm)

4. Overall Heat Transfer Coefficient (U)

Depends on fluid type, flow regime, fouling, material etc.

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🔹 Example Calculation

Given:

• Hot fluid: Water at 80°C → 40°C
• Cold fluid: Oil at 30°C → 60°C
• Flow rate = 1000 kg/hr
• Cp = 4.18 kJ/kg°C
• U = 300 W/m²°C

1. Q = m × Cp × ΔT = 1000 × 4.18 × (60 - 30) = 125400 kJ/hr

2. ΔT_lm:

• ΔT₁ = 80 - 60 = 20°C
• ΔT₂ = 40 - 30 = 10°C
• ΔT_lm = (20 - 10)/ln(20/10) ≈ 14.43°C

3. A = Q / (U × ΔT_lm) = 125400 × 1000 / (300 × 3600 × 14.43) ≈ 8.06 m²

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🔹 निष्कर्ष (Conclusion)

Double pipe और shell & tube heat exchangers का selection fluid type, duty, pressure, और maintenance factors पर निर्भर करता है। Process design calculations से हम exact area, heat duty और exchanger size determine कर सकते हैं जो plant design में crucial होते हैं।