प्राकृतिक गैस फ़िल्टर: पृथक्करण चरणों की तुलना करने से पहले तरल संतुलन पढ़ें

प्रकाशित हुआ 11.11

प्राकृतिक गैस फ़िल्टर: पृथक्करण चरणों की तुलना करने से पहले तरल संतुलन पढ़ें

सारांश

एक कोएलेसिंग फ़िल्टर और एक डाउनस्ट्रीम मिस्ट एलिमिनेटर दोनों तरल एकत्र कर सकते हैं, लेकिन एकत्रित तरल में उनके हिस्सों का समग्र पृथक्करण दक्षता के समान हर नहीं होता है। ली, जी और चेन ने इस अंतर की जाँच के लिए कम वाष्पशीलता वाले तरल के साथ एक ऋणात्मक-दाब वायु बेंच का उपयोग किया। अध्ययन में इंजेक्ट किए गए तरल और आवास की दीवार, कार्ट्रिज तथा जाली से एकत्र किए गए तरल को तौला गया। यह लेख प्रयोग का अनुसरण करता है और तीन द्रव्यमान अनुपातों को सुरक्षित रखता है। यह बताता है कि जाली का छोटा हिस्सा आउटलेट पर तरल की मात्रा निर्धारित क्यों नहीं करता और चरण प्रदर्शन की तुलना समान बूंद आकार, लोडिंग और प्रवाह स्थितियों पर क्यों की जानी चाहिए।

पृष्ठभूमि और प्रश्न

एक प्राकृतिक गैस फ़िल्टर सेपरेटर को ठोस कणों और साथ में आए तरल से निपटना पड़ सकता है। एक कोलेसिंग कार्ट्रिज और एक जाली तत्व एक चरणबद्ध सेपरेटर में अलग-अलग काम करते हैं। प्रस्तावों की तुलना करने के लिए, खरीदार को यह जानना होता है कि रिपोर्ट किया गया प्रतिशत रिग में डाले गए सभी तरल को दर्शाता है, एक तत्व द्वारा पकड़े गए तरल को, या असेंबली से बाहर ले जाए जा रहे तरल को। हर के बिना एक संख्या गलत व्याख्या का कारण बन सकती है, भले ही मूल प्रयोग स्पष्ट रहा हो।
ली, जी और चेन ने एक क्षैतिज प्राकृतिक-गैस फ़िल्टर पर आधारित एक बेंच विकसित किया [1]। यह समीक्षा पूछती है कि तौलने की विधि क्या अंतर कर सकती है, वेग, बूंद और लोडिंग की तुलनाएँ वास्तव में क्या दर्शाती हैं, और किसी प्रस्तावित असेंबली का मूल्यांकन करने के लिए खरीदार को अभी भी कौन-से मापन चाहिए।

उपकरण और प्रयोगात्मक माध्यम

चित्र 1. फ़ीड इंस्ट्रूमेंटेशन, विभेदक दबाव मापन, संग्रह बोतलों और आउटलेट सक्शन के साथ वायु/DOS उपकरण। ली, जी और चेन [1], मूल चित्र 1 (मुद्रित पृ. 123)। कार्यात्मक अंग्रेज़ी पुनर्चित्रण। चित्र से कोई आयाम अनुमानित नहीं।
हवा और DOS एक एटमाइज़िंग नोज़ल, ऐक्रेलिक कार्ट्रिज और मेश विभाजक, संग्रह बोतलें और सक्शन फैन को फ़ीड करते हैं।
प्रयोग में एक परमाणुकरण प्रणाली, एक पृथक्करण संयोजन और ऋणात्मक दबाव के अंतर्गत एक वायु आपूर्ति का उपयोग किया गया। संपीड़ित वायु और एक द्रव फ़ीड एक परमाणुकरण नोज़ल में प्रवेश करते हैं। पेपर में कण विश्लेषक से बूंद वितरण के मापन का वर्णन किया गया है। पहले पारदर्शी सिलेंडर में 460 मिमी की प्रभावी निस्पंदन लंबाई और 86 मिमी के बाहरी व्यास वाला एक कांच-रेशा कारतूस था। दूसरे सिलेंडर में एक धातु जाली कुहासा विलोपक था। यू-ट्यूब मैनोमीटर ने कारतूस और जाली में अलग-अलग दबाव पात का मापन किया।
यह तरल डाइऑक्टाइल सेबेकेट (DOS) था, जिसका घनत्व 913 kg/m³ और 20 °C पर श्यानता 25 mPa·s बताई गई थी। लेखकों ने कमरे के तापमान पर वाष्पीकरण को नगण्य माना। उन्होंने एक कारतूस को कंडीशन किया जिसमें पहले से ही तरल था, जब तक कि कोई अतिरिक्त तरल बाहर न निकला और उसका दबाव पात स्थिर न हो गया। बेंच ने हवा और DOS का उपयोग किया, इसलिए परिणाम उन परीक्षण स्थितियों की विशेषता बताते हैं। भिन्न गैस घनत्व, तरल या परिचालन दबाव समान पृथक्करण ज्यामिति के प्रदर्शन को बदल सकता है।

तौलने की विधि और अनुपात की परिभाषाएँ

लेखकों ने प्रवेश कराए गए तरल W को तौला। अलग-अलग बोतलों ने सामने के आवास-दीवार वाले तरल W₁, कोलेसिंग कार्ट्रिज से निकाले गए तरल W₂, और जाली द्वारा एकत्रित तरल W₃ को एकत्र किया। इनकी परिभाषाएँ हैं:
  • समग्र तरल संग्रह दक्षता η = (W₁ + W₂ + W₃) / W।
  • कार्ट्रिज योगदान p₁ = W₂ / (W₁ + W₂ + W₃)।
  • जाली योगदान p₂ = W₃ / (W₁ + W₂ + W₃)।
η संग्रहित द्रव्यमान की तुलना अंतःक्षेपित द्रव्यमान से करता है। p₁ और p₂ संग्रहित द्रव्यमान को स्थानों के बीच वितरित करते हैं। उदाहरण के लिए, वेग श्रेणी में रिपोर्ट किया गया जाली हिस्सा संग्रहित द्रव्यमान का 0.3% से 0.7% तक था। वह प्रतिशत पाठक को आउटलेट तरल लोडिंग नहीं बताता। यहाँ तक कि अंतःक्षेपित और संग्रहित द्रव्यमान के बीच के अंतर को भी उपकरण में संग्रहित तरल और अन्य मापन प्रभावों का हिसाब किए बिना विशेष रूप से आउटलेट कैरीओवर के लिए नहीं ठहराया जा सकता।
श्रृंखला
स्रोत में निर्धारित शर्तें
रिपोर्ट किया गया तुलनात्मक परिणाम
कार्ट्रिज फेस वेलोसिटी
18.5 g/m³ तरल, औसत बूंदें 20 μm
η और p₁ बढ़े। p₂ 0.3% से 0.7% तक रहा।
औसत बूंद आकार
0.10 मी/से, 11 ग्राम/घन मीटर तरल
η बढ़ा और p₁ घटने की प्रवृत्ति दिखी।
इनलेट तरल भार
0.10 मी/से, औसत बूंदें 20 μm
η बढ़ा और p₁ घटने की प्रवृत्ति दिखी।
तालिका। Li, Ji और Chen [1], खंड II–III और चित्र 2–8 से संक्षेपित मूल प्रायोगिक श्रृंखलाएँ और अनुपात परिभाषाएँ।

प्रायोगिक परिणाम और चर्चा

चित्र 2. चार फेस वेलोसिटी के लिए कार्ट्रिज दबाव-पात इतिहास। Li, Ji और Chen [1], मूल चित्र 2 (मुद्रित पृ. 124)। मुद्रित प्लॉट से डिजिटाइज़ किया गया अनुमानित ट्रेस। मूल मापन फ़ाइल उपलब्ध नहीं थी।
चार कार्ट्रिज फेस वेलोसिटी के लिए दबाव-पात इतिहास, प्रत्येक में शुरुआती वृद्धि और बाद में पठार।
चित्र 3. फ़िल्टर दक्षता और कार्ट्रिज से पुनःप्राप्त एकत्रित तरल का हिस्सा बनाम फेस वेलोसिटी। Li, Ji और Chen [1], मूल चित्र 3 (मुद्रित पृ. 124)। मुद्रित प्लॉट से डिजिटाइज़ किया गया अनुमानित ट्रेस। मूल मापन फ़ाइल उपलब्ध नहीं थी।
फ़ेस वेलोसिटी की तुलना में फ़िल्टर दक्षता और एकत्रित तरल के कार्ट्रिज हिस्से की दोहरी-अक्ष तुलना।
चित्र 4. डाउनस्ट्रीम मेश से पुनःप्राप्त कुल एकत्रित तरल का हिस्सा बनाम फेस वेलोसिटी। Li, Ji और Chen [1], मूल चित्र 4 (मुद्रित पृ. 124)। मुद्रित प्लॉट से डिजिटाइज़ किया गया अनुमानित ट्रेस। मूल मापन फ़ाइल उपलब्ध नहीं थी।
परीक्षित फ़ेस वेलोसिटी पर वायर-मेश तरल संग्रह हिस्सा लगभग 0.3% से 0.7% तक होता है।
चित्र 5. चार औसत बूंद व्यासों के लिए कार्ट्रिज दबाव-पात इतिहास। Li, Ji और Chen [1], मूल चित्र 5 (मुद्रित पृ. 124)। मुद्रित आलेख से अनुमानित ट्रेस डिजिटाइज़ किया गया। मूल मापन फ़ाइल उपलब्ध नहीं थी।
चार बूंद व्यास निकट समूहित स्थिरीकृत कार्ट्रिज दबाव-पात उत्पन्न करते हैं।
चित्र 6. बूंद व्यास के सापेक्ष फ़िल्टर दक्षता और कार्ट्रिज तरल हिस्सा। Li, Ji और Chen [1], मूल चित्र 6 (मुद्रित पृ. 125)। मुद्रित आलेख से अनुमानित ट्रेस डिजिटाइज़ किया गया। मूल मापन फ़ाइल उपलब्ध नहीं थी।
चार बूंद व्यासों में पृथक्करण दक्षता और एकत्रित तरल के कार्ट्रिज हिस्से की तुलना करने वाला दोहरी-अक्ष प्लॉट।
चित्र 7. चार DOS एरोसोल लोडिंग के लिए कार्ट्रिज दबाव-पात इतिहास। Li, Ji और Chen [1], मूल चित्र 7 (मुद्रित पृ. 125)। मुद्रित प्लॉट से डिजिटाइज़ किया गया अनुमानित ट्रेस। मूल मापन फ़ाइल उपलब्ध नहीं थी।
चार DOS एरोसोल लोडिंग पर दबाव-पात इतिहास निकट समूहित पठार दिखाते हैं।
चित्र 8. DOS एरोसोल लोडिंग के सापेक्ष फ़िल्टर दक्षता और कार्ट्रिज तरल हिस्सा। Li, Ji और Chen [1], मूल चित्र 8 (मुद्रित पृ. 125)। मुद्रित प्लॉट से डिजिटाइज़ किया गया अनुमानित ट्रेस। मूल मापन फ़ाइल उपलब्ध नहीं थी।
DOS एरोसोल लोडिंग की तुलना में फ़िल्टर दक्षता और कार्ट्रिज तरल हिस्से की दोहरी-अक्ष तुलना।
फेस-वेलोसिटी श्रृंखला में लेखकों ने 18.5 g/m³ की इनलेट तरल सांद्रता और 20 μm का औसत बूंद व्यास उपयोग किया। उन्होंने बताया कि दबाव पात पहले धीरे-धीरे बढ़ा, फिर स्तर होने से पहले अधिक तेज़ी से बढ़ा। उन्होंने इसे इस प्रकार समझाया कि कारतूस में तरल उत्तरोत्तर जमा होता गया जब तक कि जल-निकास और बहाव संतुलन के निकट नहीं पहुँच गए। उस श्रृंखला में वेग के साथ समग्र संग्रह दक्षता और कारतूस का हिस्सा दोनों बढ़े। जाली ने अभी भी कुछ तरल एकत्र किया। इसका छोटा हिस्सा उस बेंच में इसकी अनुप्रवाह स्थिति के अनुरूप है, और यह सिद्ध नहीं करता कि किसी भिन्न बूंद आबादी के लिए जाली अनावश्यक होगी।
बूंद-आकार श्रृंखला ने फेस वेलोसिटी को 0.10 m/s और लोडिंग को 11 g/m³ पर बनाए रखा। पेपर रिपोर्ट करता है कि औसत बूंद आकार बढ़ाने से समग्र संग्रह दक्षता बढ़ी जबकि कार्ट्रिज का एकत्रित तरल में हिस्सा घटने की प्रवृत्ति रही। लोडिंग श्रृंखला ने वेग को 0.10 m/s और औसत व्यास को 20 μm पर बनाए रखा। तरल लोडिंग बढ़ाने से परीक्षण की गई सीमा में फिर से समग्र दक्षता बढ़ी और कार्ट्रिज का हिस्सा घट गया। कुल कैप्चर में परिवर्तन उस बात में परिवर्तन के साथ सह-अस्तित्व में रह सकता है कि वह तरल कहाँ एकत्र किया जाता है। इन तुलनाओं को एक ही प्रदर्शन वक्र में मिलाने के बजाय अलग-अलग श्रृंखलाओं के रूप में पढ़ा जाना चाहिए।
रिपोर्ट की समय-श्रृंखला भी तुलना के लिए महत्वपूर्ण है। तरल भारण के आरंभ के निकट पढ़ा गया दबाव-पात, जल निकासी स्थिर होने के बाद की रीडिंग से भिन्न कार्ट्रिज अवस्था को दर्शाता है। प्रकाशित वक्र परीक्षण रिग के लिए उन अवस्थाओं का वर्णन करते हैं। एक प्रयोगशाला तुलना पूर्व-अनुकूलन प्रक्रिया, नमूनाकरण अंतराल और स्थिर परिणाम के मानदंड को स्पष्ट कर सकती है, फिर प्रारंभिक और स्थिरीकृत रीडिंग को अलग-अलग प्रस्तुत कर सकती है। अन्यथा, समान नाममात्र प्रवाह पर लिए गए दो दबाव-पात आंकड़े तत्व में भिन्न तरल भंडारों का वर्णन कर सकते हैं।

निष्कर्ष और दृष्टिकोण

प्राकृतिक-गैस फ़िल्टर विभाजक की तुलना करते समय, इनलेट तरल लोडिंग और बूंद-आकार वितरण, गैस की स्थितियाँ, चरण के अनुसार दबाव पात, स्थान के अनुसार एकत्रित द्रव्यमान और आउटलेट कैरीओवर माप का अनुरोध करें। बेंच दर्शाता है कि इन मापों को कैसे परिभाषित किया जाए और उनके अनुपातों की व्याख्या कैसे की जाए। परिणामों को दबावयुक्त प्राकृतिक-गैस सेवा तक विस्तारित करने के लिए, प्रतिनिधि गैस गुणों और तरल व्यवहार का उपयोग करें और आउटलेट को स्वतंत्र रूप से मापें। इससे समग्र कैप्चर, प्रत्येक संग्रह स्थान के योगदान और विभाजक से निकलने वाले किसी भी तरल को अलग करना संभव हो जाएगा।

टिप्पणियाँ

ऊपर के सभी अनुपात विमाहीन हैं। उन्हें प्रतिशत के रूप में व्यक्त करने के लिए 100 से गुणा करें। रिपोर्ट किया गया 0.3%–0.7% वेग श्रृंखला में p₂ है। यह एक वाणिज्यिक विभाजक रेटिंग के बजाय उद्धृत रिग का वर्णन करता है।

संदर्भ और छवि स्रोत

[1] Li, B., Ji, Z., और Chen, H. (2007)। “प्राकृतिक गैस फ़िल्टर की गैस-तरल पृथक्करण प्रदर्शन का प्रायोगिक अध्ययन” [प्राकृतिक गैस फ़िल्टर में गैस-तरल पृथक्करण का प्रायोगिक अध्ययन]। प्राकृतिक गैस उद्योग, 27(10), पृ. 123–125। खंड I–IV और चित्र 1–8। चित्र 1 एक कार्यात्मक पुनर्निर्माण है। चित्र 2–8 प्रकाशित आरेखों से अनुमानित पाठ्यांक दर्शाते हैं। https://www.sciengine.com/parse/pdf/1000-0976/89E36EC2A19044F79A2867261AF6E9F9.pdf
कवर फ़ोटो: यू.एस. डिपार्टमेंट ऑफ़ एनर्जी, ओक रिज अभिलेखागार। ओक रिज के स्वास्थ्य भौतिक विज्ञानी मैक्स स्कॉट गामा काउंटर पर एक नमूना रखते हुए। यू.एस. सरकारी कार्य, स्रोत अभिलेख के अनुसार सार्वजनिक डोमेन। संपादकीय फ़ोटो क्रॉप और शीर्षक लेआउट। https://commons.wikimedia.org/wiki/File:HD.5B.026_(11874519294).jpg