नमूनाकरण और नमूना स्थानांतरण

नमूना प्रसंस्करण प्रणाली तब आवश्यक होती है जब ऑनलाइन विश्लेषक के सेंसर तत्व सीधे प्रक्रिया पाइपलाइन या उपकरण में स्थापित नहीं होते हैं। नमूना प्रसंस्करण प्रणाली एक ऐसी प्रणाली है जो स्रोत द्रव और एक या अधिक ऑनलाइन विश्लेषणात्मक उपकरणों के निर्वहन बिंदु को जोड़ती है। इसका कार्य यह सुनिश्चित करना है कि विश्लेषणात्मक उपकरण को कम से कम समय में प्रतिनिधि नमूना प्राप्त हो सके। नमूने की स्थिति (तापमान, दबाव, प्रवाह दर और स्वच्छता) विश्लेषणात्मक उपकरण की परिचालन स्थितियों के अनुकूल होनी चाहिए।

नमूना प्रसंस्करण प्रणाली निम्नलिखित मूलभूत कार्य कर सकती है: नमूना निष्कर्षण, नमूना संचरण, नमूना प्रसंस्करण और नमूना निक्षेपण। ये मूलभूत कार्य नमूना प्रणाली के मुख्य घटक और प्रणाली में नमूने की मूलभूत प्रक्रिया भी हैं।

ऑनलाइन विश्लेषणात्मक उपकरण का सही उपयोग अक्सर विश्लेषक पर निर्भर नहीं करता, बल्कि नमूना प्रसंस्करण प्रणाली की पूर्णता और विश्वसनीयता पर निर्भर करता है। विश्लेषक जटिल और सटीक होता है, इसलिए विश्लेषण की सटीकता नमूने की प्रतिनिधित्व क्षमता, वास्तविक समय प्रदर्शन और भौतिक स्थिति पर निर्भर करती है। वास्तव में, नमूना प्रसंस्करण प्रणाली में खराबी अक्सर विश्लेषण से अधिक गंभीर होती है, और नमूना प्रसंस्करण प्रणाली का रखरखाव अक्सर विश्लेषक से अधिक महंगा होता है। इसलिए, हमें नमूना प्रसंस्करण प्रणाली की भूमिका को महत्व देना चाहिए, कम से कम इसे विश्लेषक के समान ही महत्व देना चाहिए।

नमूना प्रसंस्करण प्रणाली की मूलभूत आवश्यकताओं को संक्षेप में इस प्रकार बताया जा सकता है:

1. विश्लेषक द्वारा प्राप्त नमूना पाइपलाइन या उपकरण में स्रोत द्रव की संरचना और सामग्री के अनुरूप है।

2. न्यूनतम संख्या वाला नमूना

3. संचालन और रखरखाव में आसान

4. दीर्घकालिक और विश्वसनीय कार्य

5. सिस्टम की संरचना यथासंभव सरल है।

6. सैंपल ट्रांसपोर्ट लेटेंसी को कम करने के लिए फास्ट सर्किट

नमूनाकरण और नमूनाकरण जांच

नमूना बिंदुओं का चयन

प्रक्रिया पंक्ति पर विश्लेषक के नमूना बिंदु की स्थिति का चयन करते समय निम्नलिखित सिद्धांतों का पालन किया जाना चाहिए। सर्वोत्तम स्थिति प्रत्येक बिंदु में कुछ बिंदुओं के बीच संतुलन और समझौता करके प्राप्त की जा सकती है:

1. नमूने लेने के बिंदु उन संवेदनशील बिंदुओं पर स्थित होने चाहिए जो प्रक्रिया द्रव के गुणों और संरचना में होने वाले परिवर्तनों को प्रतिबिंबित कर सकें।

2. प्रक्रिया नियंत्रण के लिए नमूना लेने का स्थान सबसे उपयुक्त होना चाहिए ताकि प्रक्रिया में अनावश्यक विलंब से बचा जा सके।

3. नमूना लेने का बिंदु उस स्थान पर होना चाहिए जहां उपलब्ध प्रक्रिया दबाव अंतर एक तीव्र परिसंचरण लूप बनाता है।

4. नमूना प्रसंस्करण घटकों की संख्या को कम करने के लिए, नमूना तापमान, दबाव, स्वच्छता, शुष्कता और अन्य स्थितियों के यथासंभव निकट नमूना लेने के बिंदु का चयन किया जाना चाहिए।

5. नमूना लेने का स्थान एस्केलेटर या स्थिर प्लेटफॉर्म से आसानी से सुलभ होना चाहिए।

6. ऑनलाइन विश्लेषक के नमूना बिंदु प्रयोगशाला विश्लेषण के नमूना बिंदुओं से अलग निर्धारित किए जाएंगे।

आम तौर पर यह माना जाता है कि गैस और तरल पाइपलाइनों में जहां अच्छी तरह से मिश्रण होता है, वहां से नमूने लेने से यह सुनिश्चित होता है कि नमूना सही मायने में प्रतिनिधि है। क्योंकि गैस या तरल मिश्रण बिना हलचल के पूरी तरह से मिश्रित नहीं हो पाता। नमूना लेने का स्थान अंतिम मोड़ के ठीक बाद, एक या अधिक 90 डिग्री के मोड़ों के बाद, या थ्रॉटलिंग तत्व के अपेक्षाकृत शांत स्थान पर चुना जा सकता है (थ्रॉटलिंग तत्व के बिल्कुल पास न रखें)।

निम्नलिखित चीजों से यथासंभव बचें:

1. अपेक्षाकृत लंबी और सीधी पाइप के अनुप्रवाह से नमूने न लें, क्योंकि इस स्थान पर द्रव का प्रवाह लैमिनर होता है, और पाइप के अनुप्रस्थ काट पर सांद्रता प्रवणता के कारण नमूने की संरचना प्रतिनिधि नहीं होती है।

2. उन स्थानों से नमूने लेने से बचें जहां संदूषण मौजूद हो सकता है या ऐसे निष्क्रिय क्षेत्रों से जहां गैसें, वाष्प, तरल हाइड्रोकार्बन, पानी, धूल और गंदगी मौजूद हो सकती है।

3. पाइप की दीवार पर सीधे ड्रिल न करें। यदि नमूना सीधे पाइप की दीवार से लिया जाता है, तो नमूने की सटीकता सुनिश्चित नहीं की जा सकती। ऐसा इसलिए है क्योंकि तरल पदार्थ न केवल स्थिर या अशांत अवस्था में होता है, बल्कि अशांत अवस्था में भी नमूने की सटीकता सुनिश्चित करना मुश्किल होता है। दूसरा, पाइपलाइन की भीतरी दीवार द्वारा अवशोषण या अधिशोषण के कारण स्मृति प्रभाव उत्पन्न होता है। जब तरल पदार्थ की वास्तविक सांद्रता कम हो जाती है, तो अवशोषण होता है, जिससे नमूने की संरचना बदल जाती है। विशेष रूप से सूक्ष्म घटकों (जैसे सूक्ष्म जल, ऑक्सीजन, कार्बन मोनोऑक्साइड, एसिटिलीन आदि) के विश्लेषण में इसका प्रभाव काफी महत्वपूर्ण होता है। इसलिए, नमूना लेने के लिए सम्मिलन विधि (इंसर्शन टाइप सैंपलिंग प्रोब) का उपयोग करना चाहिए।

सैंपलिंग प्रोब प्रकार का चयन

1. 10 मिलीग्राम/मीटर³ से कम धूल की मात्रा वाले गैस नमूनों और स्वच्छ तरल नमूनों के लिए, सीधे-पार (खुले प्रकार के) प्रोब का उपयोग नमूना लेने के लिए किया जा सकता है। सीधे-पार नमूना लेने वाला प्रोब आमतौर पर 45° के कोण पर झुकी हुई छड़ के आकार का होता है, जिसका खुला भाग तरल प्रवाह की दिशा में स्थापित होता है, और जड़त्व पृथक्करण के सिद्धांत का उपयोग करके प्रोब के आसपास के कणों को तरल से अलग किया जाता है, लेकिन छोटे आकार के कणों को अलग नहीं किया जा सकता है। ऑनलाइन विश्लेषण में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश नमूना लेने वाले प्रोब इसी प्रकार के होते हैं।

2. जब तरल नमूने में कण, श्यान पदार्थ, बहुलक और क्रिस्टल की थोड़ी मात्रा मौजूद होती है, तो अवरोध उत्पन्न होने की संभावना रहती है। ऐसे में, दबाव को रोके बिना प्लग-इन प्रोब द्वारा नमूना लिया जा सकता है। इस प्रोब का उपयोग उन गैस नमूनों के लिए भी किया जा सकता है जिनमें आसानी से अवरुद्ध होने वाले पदार्थ (संघनन, श्यान पदार्थ) की थोड़ी मात्रा मौजूद होती है।

चित्र 15-1 में दर्शाई गई सैंपलिंग प्रोब एक नॉन-स्टॉप, प्रेशर-इन्सर्टेड और पुल-आउट सैंपलिंग प्रोब है, जिसे डिटैचेबल प्रोब-टाइप सैंपलिंग प्रोब भी कहा जाता है। यह प्रोब प्रक्रिया को रोके बिना ही प्रेशर-चार्ज्ड ट्यूब से सैंपलिंग ट्यूब को सफाई के लिए बाहर निकाल सकती है। इस आविष्कार में एक सीलिंग जॉइंट और एक गेट वाल्व (या बॉल वाल्व) शामिल हैं, जो स्ट्रेट-थ्रू प्रोब पर लगे होते हैं।

चित्र 15 - 1 वियोज्य प्रोब प्रकार नमूनाकरण प्रोब संरचना

सीलिंग जोड़ की संरचना चित्र 15-2 में दिखाई गई है। संरचना को दो भागों में विभाजित किया जा सकता है: पहला भाग सैंपलिंग ट्यूब का क्लैम्पिंग और फिक्सिंग भाग है, जिसमें क्लैम्पिंग और प्रेसिंग संरचना का उपयोग किया गया है; दूसरा भाग गेट वाल्व के फ्लैंज से जुड़ने वाला भाग है, जिसमें स्क्रू कनेक्शन विधि का उपयोग किया गया है और सीलिंग तत्व द्वारा दोनों भागों के बीच सीलिंग की जाती है। इंस्टॉलेशन के समय सैंपलिंग ट्यूब के ग्रूव ओरिएंटेशन को फ्लैंज पर बने तीर के ओरिएंटेशन (द्रव प्रवाह की दिशा) के साथ संरेखित करना सुनिश्चित करें। प्लग-इन प्रक्रिया को आसान बनाने और सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, सैंपलिंग ट्यूब के आगे के सिरे पर एक उभार वेल्ड किया गया है, ताकि ट्यूब को बाहर निकालते समय ट्यूब के भीतर के दबाव से वह फट न जाए और दुर्घटना न हो; जब उभार ब्लाइंड फ्लैंज डिस्क के अंत तक पहुँच जाता है, तो गेट वाल्व को बंद किया जा सकता है, फिर सीलिंग जोड़ को घुमाकर सैंपलिंग ट्यूब को बाहर निकाला जा सकता है।

अधिक धूल की मात्रा (>10 मिलीग्राम/मीटर³) वाले गैस नमूनों के लिए, नमूना लेने के लिए फ़िल्टर प्रोब का उपयोग किया जा सकता है।

चित्र 15-2 सीलिंग जोड़ की संरचना

तथाकथित फ़िल्टर प्रकार का नमूना लेने वाला यंत्र एक फ़िल्टर युक्त यंत्र होता है। नमूने के तापमान के अनुसार, फ़िल्टर तत्व सिंटर्ड धातु या सिरेमिक (<800°C), सिलिकॉन कार्बाइड (>800°C) और कोरंडम Al2O3 (>1000°C) से बना होता है। यंत्र के डिज़ाइन में स्व-सफाई के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए द्रव क्षरण के उपयोग को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

प्रोब हेड (प्रोसेस पाइप के अंदर) पर लगे फिल्टर को बिल्ट-इन फिल्टर प्रोब कहा जाता है, और प्रोब के टेल (प्रोसेस पाइप के बाहर) पर लगे फिल्टर को भी बिल्ट-इन फिल्टर प्रोब कहा जाता है। बिल्ट-इन फिल्टर प्रोब की एक कमी यह है कि फिल्टर को निकालना और साफ करना आसान नहीं होता; इसे केवल रिवर्स ब्लोइंग मोड से ही साफ किया जा सकता है, और फिल्टर का छिद्र बहुत छोटा नहीं होना चाहिए, जिससे धूल बार-बार फंसने से बच सके। यह प्रोब नमूनों के प्राथमिक मोटे फिल्टरिंग के लिए उपयुक्त है। आमतौर पर एक्सटर्नल फिल्टर प्रोब का उपयोग किया जाता है, और सफाई के लिए फिल्टर को आसानी से निकाला जा सकता है। जब फ्लू से नमूना लेने के लिए फिल्टर का उपयोग किया जाता है, तो चूंकि फिल्टर फ्लू के बाहर लगा होता है, इसलिए उच्च तापमान वाली फ्लू गैस में नमी के संघनन से प्रवाह अवरुद्ध होने से बचाने के लिए, फिल्टर भाग को इलेक्ट्रिक हीटिंग या स्टीम हीटिंग मोड में गर्म करना चाहिए ताकि नमूना लेने वाली फ्लू गैस का तापमान ओस बिंदु तापमान से ऊपर बना रहे। यह प्रोब बॉयलर, हीटिंग फर्नेस और भस्मक के फ्लू गैस नमूना लेने में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

गंदे तरल नमूने के लिए किसी भी फ़िल्टर प्रोब का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए, क्योंकि गीली गंदगी में प्रबल चिपकने वाला बल होता है, और तरल को धोने से स्वतः सफाई का उद्देश्य प्राप्त करना मुश्किल होता है। आमतौर पर, तरल को हटाने और गंदगी को साफ करने के लिए अधिक व्यास वाले सीधे प्रोब का उपयोग किया जाता है।

एथिलीन क्रैकिंग गैस, उत्प्रेरक क्रैकिंग पुनर्जनन फ्लू गैस, सल्फर रिकवरी टेल गैस, कोयला या भारी तेल और गैस, सीमेंट रोटरी भट्टी टेल गैस और अन्य जटिल स्थितियों के नमूने लेने के लिए, एक विशेष रूप से डिजाइन किए गए नमूना उपकरण को अपनाया जाना चाहिए।

प्रोब की विशिष्टताओं, सम्मिलन की लंबाई और अभिविन्यास का चयन

316 स्टेनलेस स्टील की ट्यूब का उपयोग आमतौर पर सैंपलिंग प्रोब के रूप में किया जाता है। प्रोब के आयतन को यथासंभव कम करके रखा जाना चाहिए।

जांच उपकरण की विशिष्टताएँ इस प्रकार हैं:

6 मिमी या 1/4" बाहरी व्यास वाली ट्यूब - गैस के नमूनों के लिए।

10 मिमी या 3/8" बाहरी व्यास वाली ट्यूब - तरल नमूनों के लिए।

3 मिमी या 1/8" बाहरी व्यास वाली ट्यूब - गैसीकरण और परिवहन के लिए तरल नमूने।

12 मिमी या 1/2" बाहरी व्यास वाली ट्यूब - तेज़ परिसंचरण वाले लूप, अधिक धूलयुक्त गैस के नमूनों और गंदे माने जाने वाले तरल नमूनों के लिए।

जांच उपकरण की लंबाई मुख्य रूप से प्रवेश की लंबाई से निर्धारित होती है। नमूने की सटीक सटीकता सुनिश्चित करने के लिए, आमतौर पर यह माना जाता है कि प्रवेश की लंबाई पाइप के आंतरिक व्यास के कम से कम 1/3 के बराबर हो। मानक संख्या 138 के लिए EEMVA द्वारा अनुशंसित प्रवेश लंबाई इस प्रकार है:

न्यूनतम लंबाई: 30 मिमी।

अधिकतम लंबाई: (0.56d+10) मिमी (d पाइप का आंतरिक व्यास है)।

नमूना लेने के लिए प्रोब को क्षैतिज पाइप में इस प्रकार डाला जाना चाहिए: गैस के नमूने के लिए, संभावित तरल पदार्थ या बूंदों से बचने के लिए प्रोब को पाइप के ऊपरी भाग से डाला जाना चाहिए; तरल नमूने के लिए, पाइप के ऊपरी भाग में मौजूद वाष्प और बुलबुले तथा पाइप के निचले भाग में मौजूद अवशेष और तलछट से बचने के लिए प्रोब को पाइप की पार्श्व दीवार से डाला जाना चाहिए।

ऊर्ध्वाधर पाइप: जब पाइप की पार्श्व दीवार से तरल पदार्थ डाला जाता है, तो तरल पदार्थ पाइप के उस भाग से नीचे से ऊपर की ओर बहता हुआ बाहर निकलता है, जिससे तरल पदार्थ के प्रवाह में अनियमितता होने पर गैसों के मिश्रण से बचा जा सके।

जांच उपकरणों के डिजाइन और निर्माण के लिए विचारणीय बातें

निम्नलिखित बातों पर ध्यान दिया जाना चाहिए।

जांच को निम्नलिखित रूप में माना जाना चाहिए:

1. सैंपलिंग प्रोब को फ्लेंज के साथ टी-आकार के छोटे पाइप जोड़ द्वारा फिक्स किया जाना चाहिए।

2. उपयोग की जाने वाली सामग्री और टी-आकार के संयुक्त संयोजन के भाग पर विचार किया जाता है, और स्टॉप वाल्व के रूप में गेट वाल्व या बॉल वाल्व को प्राथमिकता दी जाती है। जब नमूना उच्च दबाव वाली गैस हो, तो दोहरे स्टॉप वाल्व प्रणाली पर विचार किया जा सकता है, जो दोहरे अलगाव का एक अतिरिक्त सुरक्षात्मक उपाय है।

3. सैंपलिंग स्टॉप वाल्व को प्रोब असेंबली का हिस्सा माना जाना चाहिए, और स्टॉप वाल्व गेट वाल्व या बॉल वाल्व होना चाहिए। जब ​​सैंपल उच्च दबाव वाली गैस हो, तो डबल स्टॉप वाल्व सिस्टम पर विचार किया जा सकता है, जो दोहरे अलगाव का एक अतिरिक्त सुरक्षात्मक उपाय है।

4. नमूना लेने वाली प्रोब में प्रक्रिया द्रव में स्थिर रहने के लिए पर्याप्त यांत्रिक शक्ति होनी चाहिए। जब ​​द्रव की गति तेज हो और प्रवाह बल अधिक हो, और प्रोब पतली हो, तो उसे सुरक्षित रखने के लिए सुदृढ़ीकरण ट्यूब पर आवरण चढ़ाया जा सकता है।

5. जांच उपकरण की स्थिति और पाइपलाइन में प्रवाह की दिशा को फ्लेंज पर अंकित किया जाना चाहिए।

6. जांच उपकरण को डिजाइन करते समय, यह ध्यान रखना चाहिए कि अनुनाद प्रभाव के कारण होने वाले टूटने को रोका जाए।

नमूना संचरण

नमूना भेजने के लिए बुनियादी आवश्यकताएं:

1. संचरण विलंब समय 60 सेकंड से अधिक नहीं होना चाहिए, जिसके लिए विश्लेषक और नमूना बिंदु के बीच की दूरी यथासंभव कम, संचरण प्रणाली का आयतन यथासंभव छोटा और नमूना प्रवाह दर यथासंभव तेज (1.5~35 मीटर/सेकंड उपयुक्त है) होनी चाहिए।

2. यदि विश्लेषक द्वारा अनुमत प्रवाह के बाद का समय 60 सेकंड से अधिक हो जाता है, तो फास्ट लूप सिस्टम का उपयोग किया जाना चाहिए।

3. ट्रांसमिशन लाइन विश्लेषक तक सीधी होनी चाहिए, जिसमें मोड़ और कोनों की संख्या न्यूनतम हो।

4. कोई मृत शाखा और मृत आयतन नहीं।

5. संघनन युक्त गैस नमूनों के लिए, संचरण लाइन को एक निश्चित ढलान पर नीचे की ओर रखना चाहिए, सबसे निचला बिंदु विश्लेषक के निकट होना चाहिए और संघनन संग्रहण टैंक से सुसज्जित होना चाहिए। ढलान का अनुपात 1:12 है, और संघनन की श्यानता को 1:5 तक बढ़ाया जा सकता है।

6. अवस्था परिवर्तन को रोका जाता है, यानी संचरण प्रक्रिया के दौरान गैस का नमूना पूरी तरह से गैसीय अवस्था में और तरल का नमूना पूरी तरह से तरल अवस्था में रखा जाता है।

7. सैंपल पाइपलाइन को अत्यधिक तापमान परिवर्तन वाले क्षेत्र से गुजरने से बचना चाहिए, क्योंकि इससे सैंपल की स्थिति अनियंत्रित रूप से बदल सकती है।

8. नमूना संचरण प्रणाली में कोई रिसाव नहीं होना चाहिए, ताकि नमूनों के रिसाव या पर्यावरणीय हवा के प्रवेश से बचा जा सके।

फास्ट सर्किट एक पाइपलाइन है जो सैंपल के प्रवाह को तेज करके सैंपल ट्रांसमिशन में लगने वाले विलंब समय को कम करती है। रैपिड सर्किट आमतौर पर दो प्रकार के होते हैं: एक रैपिड सर्कुलेशन सर्किट जो डिवाइस में वापस लौटता है और एक रैपिड बाईपास सर्किट जो अपशिष्ट की ओर जाता है।

डिवाइस पर त्वरित वापसी

टूल रिटर्निंग डिवाइस के फास्ट सर्कुलेशन लूप को फास्ट सर्कुलेशन लूप कहा जाता है, जो प्रोसेस लाइन में दबाव अंतर का उपयोग करता है, और ऊपरी और निचले हिस्सों के बीच एक पाइपलाइन को जोड़ता है, नमूना प्रक्रिया से लिया जाता है और प्रक्रिया परिसंचरण प्रणाली में वापस कर दिया जाता है, विश्लेषक द्वारा आवश्यक नमूना विश्लेषक के एक बिंदु के करीब लूप से लिया जाता है, चित्र 15-3 देखें।

फास्ट बाईपास सर्किट का उपयोग आमतौर पर निम्नलिखित स्थितियों में किया जाता है:

1. जब नमूने का निर्वहन पर्यावरणीय खतरों और प्रदूषण का कारण नहीं बनता है।

2. जब नमूना वापस करने की प्रक्रिया व्यावहारिक नहीं होती है, जैसे कि विसंपीडन के बाद गैस, तरल गैसीकरण के बाद वाष्प, आदि।

3. जब नमूने की पुनर्प्राप्ति लागत उसके मूल्य से अधिक हो, तो नमूना वापस करने की प्रक्रिया किफायती नहीं होती है।

4. नमूनों को ऐसी प्रक्रिया में वापस भेजना जिससे संदूषण या क्षरण हो सकता है, जैसे कि कई प्रवाह मार्गों द्वारा मापे गए मिश्रित नमूने, आदि।

नमूना संचरण रेखा

पाइप और फिटिंग

नमूना संचरण पाइपलाइनों के लिए उपयोग किए जाने वाले पाइप और फिटिंग को निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करना होगा:

नमूना संचरण लाइन में 316 स्टेनलेस स्टील सीमलेस ट्यूब पाइप को प्राथमिकता दी जानी चाहिए। पाइप को एनील किया जाना चाहिए। इसका लाभ यह है:

316 स्टेनलेस स्टील नमूना प्रवाह पथ में मौजूद घटकों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करेगा और इसमें उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध क्षमता है।

परिणामों से पता चलता है कि सीमलेस स्टील ट्यूब की आंतरिक दीवार चिकनी है, नमूने पर सोखने की प्रक्रिया कम है, और दबाव-प्रतिरोधी क्षमता उच्च है।

ट्यूब को प्रेस-जॉइंट द्वारा जोड़ा गया है, और इसमें अच्छी सीलिंग क्षमता और कम डेड वॉल्यूम है।

एनीलिंग उपचारित ट्यूब में उच्च लचीलापन होता है, जो बेंडिंग निर्माण और प्रेस कनेक्शन के लिए सुविधाजनक है।

पाइपों को जोड़ने के लिए प्रेस कनेक्शन विधि का उपयोग किया जाना चाहिए, डबल-कार्ड स्लीव प्रकार के प्रेस कनेक्शन जॉइंट का उपयोग किया जाना चाहिए, पाइप फिटिंग (जोड़ और वाल्व) की सामग्री और विशिष्टता पाइप के समान और उससे मेल खानी चाहिए।

जब तक गैर-धातु की ट्यूबों और फिटिंगों के भौतिक और रासायनिक गुण स्पष्ट रूप से फायदेमंद न हों और उपयोगकर्ता द्वारा इसकी अनुमति न दी गई हो, तब तक इनका उपयोग करने से बचें।

तांबे की नलियों और फिटिंग का उपयोग केवल वायवीय और ऊष्मा-युक्त प्रणालियों में किया जा सकता है, न कि नमूना संचरण के लिए।

पाइप के व्यास के आकार का निर्धारण

प्रक्रिया की कार्यप्रणाली की तुलना में नमूना प्रणाली की प्रवाह दर बहुत कम होने के कारण, संचरण विलंब समय की सीमा के चलते चेरी वेल के पाइप का व्यास कम किया जा सकता है। पाइप का व्यास अनुभव के आधार पर निर्धारित किया जा सकता है।

गैस के नमूने के लिए 6 मिमी या 1/4" बाहरी व्यास वाली ट्यूब

तरल नमूना 10 मिमी या 3/8" बाहरी व्यास वाली ट्यूब है।

त्वरित परिसंचरण लूप या गंदे नमूने के लिए 12 मिमी या 1/2" बाहरी व्यास वाली ट्यूब का उपयोग किया जाता है।

दीवार की मोटाई का निर्धारण

ट्यूब की दबाव सहनशीलता दीवार की मोटाई से संबंधित होती है और तापमान द्वारा सीमित होती है। सामान्य इंजीनियरिंग डिजाइन में नमूना पाइपलाइन की दीवार की मोटाई की आवश्यकताएं इस प्रकार हैं:

∮3×0.7 या 1/8"×0.028

∮6×1.0 या 1/4"×0.035

∮10×1.0 या 3/8"×0.035

∮12×1.5 या 1/2"×0.049

धुलाई सुविधाओं के लिए उपकरण

निम्नलिखित मामलों में, नमूना पाइपलाइनों और घटकों में धुलाई की सुविधा होनी चाहिए:

1. जब नमूने की गतिज श्यानता 500 cSt से अधिक हो (1 cSt = 1 mm²/s) (38°C पर)

2. नमूनों का जमना या क्रिस्टलीकरण होने की संभावना

3. संक्षारक या विषैले नमूने

4. उपयोगकर्ताओं के लिए अन्य अवसर

फ्लशिंग माध्यम नाइट्रोजन या भाप हो सकता है, जिसे नमूना बिंदु के निकट अनुप्रवाह से डाला जाना चाहिए, सिस्टम के अतिरिक्त स्वतंत्र घटकों (जैसे, समानांतर डबल फिल्टर, आदि) को फ्लश करने पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए।

ट्यूब पाइप और फिटिंग

पाइप और ट्यूब के बीच अंतर

पाइप और ट्यूब दो प्रकार की ट्यूब हैं जिनके व्यास, जोड़ने के तरीके, प्रस्तुतीकरण के तरीके और अनुप्रयोग क्षेत्र अलग-अलग होते हैं।

1. पाइप ट्यूब एक बड़े व्यास वाली नली होती है। इसका व्यास 15 से 1500 मिमी (1/2 से 60 इंच) के बीच होता है। इस सीमा से कम या अधिक व्यास वाली पाइप ट्यूब भी होती हैं, लेकिन इनका उपयोग कम होता है। ट्यूब ट्यूब एक छोटे व्यास वाली नली होती है, जिसका व्यास 1/8 से 1/2 इंच (3 से 12 मिमी) के बीच होता है।

2. पाइप को तीन प्रकार से जोड़ा जा सकता है: फ्लेंज कनेक्शन, थ्रेड कनेक्शन और वेल्डिंग कनेक्शन। अधिकतर मामलों में फ्लेंज कनेक्शन का उपयोग किया जाता है, और कम दबाव में थ्रेड कनेक्शन की अनुमति होती है। हालांकि, यदि ट्यूब की दीवार बहुत पतली है, तो उस पर थ्रेड बनाना उचित नहीं है। ऐसे में, एनीलिंग उपचार के बाद, क्लैंप कनेक्शन विधि का उपयोग किया जाता है, जिसे प्रेशर कनेक्शन भी कहा जाता है।

3. पाइप ट्यूब, DN (नाममात्र व्यास) वाली ट्यूब के व्यास विनिर्देश को दर्शाता है। नाममात्र व्यास पाइप के बाहरी व्यास या आंतरिक व्यास के बराबर नहीं होता है। आंतरिक व्यास एक सामान्य माप संख्या है जिसका उपयोग पाइप प्रणाली के सभी घटकों (पाइप, फ्लैंज, वाल्व, जोड़ आदि सहित) के लिए किया जाता है। समान नाममात्र व्यास वाले पाइप, फ्लैंज, वाल्व और जोड़ आपस में जोड़े जा सकते हैं, चाहे अन्य आयाम (बाहरी व्यास, आंतरिक व्यास, दीवार की मोटाई आदि) समान हों या नहीं। सरल शब्दों में कहें तो, नाममात्र व्यास ट्यूबों के बीच संबंध को सरल और एकरूप बनाता है, इसीलिए पाइप ट्यूब में DN का उपयोग ट्यूब व्यास को दर्शाने के लिए किया जाता है।

ट्यूब का बाहरी व्यास (OD) ट्यूब के व्यास विनिर्देश को दर्शाता है, जैसे कि 1/4 इंच OD वाली ट्यूब के लिए 1/4 इंच OD का उपयोग किया जाता है। चूंकि ट्यूब को स्लीव के माध्यम से जोड़ा जाता है, इसलिए यह कनेक्शन विधि बाहरी व्यास से संबंधित है। समान बाहरी व्यास वाली ट्यूब और ट्यूब के टुकड़े को स्लीव के माध्यम से जोड़ा जा सकता है, यही कारण है कि ट्यूब के व्यास को व्यक्त करने के लिए OD का उपयोग किया जाता है।

4. पाइप ट्यूब की दीवार की मोटाई मानक होती है। इसे आमतौर पर दीवार की मोटाई के क्रम संख्या (संक्षेप में अनुसूची संख्या) द्वारा दर्शाया जाता है। अनुसूची संख्या को दाब स्तर संख्या भी कहा जाता है, जो अनुसूची संख्या 5 से अनुसूची संख्या 160 तक होती है। विभिन्न व्यास या सामग्री के पाइपों की मानक दीवार मोटाई श्रृंखला होती है। एक ही व्यास या सामग्री के पाइपों की वास्तविक दीवार मोटाई भिन्न हो सकती है।

ट्यूब की दीवार की मोटाई को उसकी वास्तविक मोटाई (इंच या मिलीमीटर में) से दर्शाया जाता है।

5. पाइप का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और इसका उपयोग प्रक्रिया पाइप और सार्वजनिक इंजीनियरिंग पाइप दोनों में होता है। ट्यूब का उपयोग केवल इंस्ट्रूमेंट सिस्टम की माप पाइपलाइन, वायवीय सिग्नल पाइपलाइन और ऑनलाइन विश्लेषक के नमूने में किया जाता है।

सामान्य ट्यूब के प्रकार, विशिष्टताएँ और संबंधित पैरामीटर

कई प्रकार की ट्यूबें आमतौर पर उपयोग की जाती हैं: सामग्री के आधार पर, मुख्य रूप से 316 स्टेनलेस स्टील और 304 स्टेनलेस स्टील होती हैं। निर्माण प्रक्रिया के आधार पर, दो प्रकार की सीमलेस स्टील पाइप (कोल्ड ड्राइंग से पहले हॉट रोल्ड) और वेल्डेड स्टील पाइप (स्ट्रिप स्टील को वेल्ड करके बनाई गई) होती हैं। मापन इकाई प्रणाली में बाहरी व्यास और दीवार की मोटाई के अनुसार इंच ट्यूब और मीटर ट्यूब दो प्रकार की होती हैं।

सामान्यतः उपयोग की जाने वाली ट्यूबों का बाहरी व्यास और दीवार की मोटाई, अधिकतम अनुमेय कार्यशील दबाव और उनके तापमान क्षरण गुणांक सारणी 15-1 से 15-5 में दर्शाए गए हैं।

तालिका 15-1 सामान्य चावल से बने ट्यूबों (सामग्री 316SS या 6Mo) के विनिर्देश और अधिकतम अनुमेय कार्यशील दाब (बार)

नोट: 1. तालिका में मापी गई कार्यशील दाब प्रणाली ASTM A-269 के लिए सुरक्षा कारक 4:1 है [सुरक्षा कारक = विस्तार (विखंडन) दाब: कार्यशील दाब]।

2. तालिका में दिया गया कार्यकारी दाब ट्यूब के -20°C से +100°C के तापमान सीमा में प्रभावी है। तापमान बढ़ने पर, तापमान क्षरण गुणांक को गुणा किया जाना चाहिए। तालिका 15-2 देखें।

तालिका 15-2 ट्यूब मीटर का तापमान क्षरण गुणांक

नोट: उदाहरण के लिए, 12 मिमी बाहरी व्यास और 1.00 दीवार मोटाई वाली एक सीमलेस 316एसएस ट्यूब का कमरे के तापमान पर परिचालन दाब 245 बार होता है (तालिका 15-1 देखें)। यदि 800°F (427°C) पर 0.80 के तापमान क्षरण गुणांक के साथ परिचालन किया जाता है (तालिका 15-2 देखें), तो उस तापमान पर अधिकतम अनुमेय परिचालन दाब 245 बार × 0.80 = 196 बार होगा।

तालिका 15-3 सामान्य इंच ट्यूब पाइप विनिर्देश अधिकतम अनुमेय परिचालन दबाव (psi, lbs/in2) (316 या 304 सीमलेस स्टील पाइप)

तालिका 15-4 सामान्य इंच ट्यूब (316 या 304 वेल्डेड स्टील ट्यूब) के लिए विनिर्देश और अधिकतम अनुमेय परिचालन दबाव (psi)

नोट: 1. सारणी 15-3 और 15-4 में दिए गए आंकड़े ASME/ANSI B31.3 रासायनिक संयंत्र और रिफाइनरी पाइपिंग मानकों (1987 संस्करण) के अनुरूप हैं।

2. परिचालन दबाव मान परिवेश तापमान (72°F या 22°C) पर दबाव मान हैं, और तापमान क्षरण गुणांक तालिका 15-5 में दिखाए गए हैं।

3. दबाव सुरक्षा गुणांक 4:1 है

4. इकाई रूपांतरण lin=25.4mm, 1psi=6.89kPa≈0.07bar.

तालिका 15-5 इंच ट्यूब का तापमान क्षरण गुणांक

नोट: उदाहरण के लिए, 1/2" बाहरी व्यास x 0.049 मिमी दीवार मोटाई (लगभग 12.7 मिमी बाहरी व्यास x 1.25 मिमी दीवार मोटाई) वाली एक सीमलेस 316SS ट्यूब का कमरे के तापमान पर कार्यकारी दबाव 3500psi (लगभग 245 बार) होता है। यदि इसे 800°F (427°C) तापमान पर संचालित किया जाता है, तो इसका तापमान क्षरण गुणांक 0.80 होता है, जिस तापमान पर अधिकतम अनुमेय कार्यकारी दबाव 3500psi x 0.80 = 2800psi (लगभग 196 बार) होता है।

ट्यूब के लिए फिटिंग

ट्यूबों में कई प्रकार की फिटिंग का उपयोग किया जाता है, लेकिन इन्हें संक्षेप में निम्नलिखित रूप में वर्णित किया जा सकता है।

ट्यूब पाइप और ट्यूब पाइप के बीच कनेक्शन के लिए एक मध्य जोड़ (यूनियन) का उपयोग किया जाता है, या एक ऐसा जोड़ जिसके दोनों सिरे स्लीव द्वारा जुड़े होते हैं। इसके मुख्य रूप से निम्नलिखित प्रकार हैं:

स्ट्रेट-थ्रू मिडिल कनेक्टर यूनियन

तीन-तरफ़ा मध्य जोड़ यूनियन टी

चार-तरफ़ा मध्यवर्ती कनेक्टर यूनियन क्रॉस

मुड़ा हुआ मध्य जोड़ यूनियन कोहनी

(90° और 45° का मोड़)

थ्रू प्लेट कनेक्टर बल्कहेड यूनियन

इस आविष्कार का उपयोग अलग-अलग व्यास वाले पाइपों को जोड़ने के लिए किया जाता है, जिसे आमतौर पर बड़ा सिरा कहा जाता है और यह एक मध्य जोड़ भी है।

टर्मिनल कनेक्टर का उपयोग ट्यूबों और मीटरों, सहायक उपकरणों आदि को जोड़ने के लिए किया जाता है। कनेक्टर को क्लैंप स्लीव द्वारा ट्यूब पाइप से जोड़ा जाता है, जिससे यह मीटर, सहायक उपकरण आदि से जुड़ जाता है। यह ट्यूब पाइप के टर्मिनल पर स्थित कनेक्टर होता है, इसलिए इसे टर्मिनल कनेक्टर कहा जाता है। निम्नलिखित में से केवल एक ही प्रकार उपलब्ध है:

पास-थ्रू टर्मिनल कनेक्टर कनेक्टर

तीन-तरफ़ा टर्मिनल कनेक्टर कनेक्टर टी

मुड़ा हुआ टर्मिनल कनेक्टर कनेक्टर एल्बो

प्लेट टर्मिनल जोड़ बल्कहेड कनेक्टर के माध्यम से

गेज कनेक्टर का उपयोग ट्यूब और गेज के बीच कनेक्शन के लिए किया जाता है, और यह एक टर्मिनल कनेक्टर भी है। इसके दो मुख्य प्रकार हैं: पास कनेक्ट और पास कनेक्ट टे।

अन्य चीजें, जैसे कि छोटे फिटिंग (एडेप्टर), पाइप प्लग (प्लग), पाइप कैप (कैप), आदि, अनावश्यक नहीं हैं।

यदि आप अटैचमेंट से अलग हो जाते हैं, तो ट्यूब पाइप द्वारा उपयोग किए जाने वाले फिटिंग में दो अटैचमेंट मोड होते हैं।

सॉकेट कनेक्शन

स्लीव प्रकार का कनेक्शन जोड़ और ट्यूब पाइप को जोड़ने के लिए उपयोग किया जाता है, जो गोलाकार घेरे के दबाव बल द्वारा जुड़ा और सील किया जाता है, इसलिए स्लीव प्रकार के कनेक्शन को प्रेशर कनेक्शन भी कहा जाता है। गोलाकार घेरे दो प्रकार के होते हैं (एकल घेरा, सिंगल फेरूल) और दोहरा घेरा (दोहरा घेरा, ट्विन फेरूल)।

थ्रेडेड कनेक्शन

धागे वाले कनेक्शन का उपयोग जोड़, उपकरण, सहायक उपकरण आदि को जोड़ने के लिए किया जाता है। आमतौर पर दो प्रकार के धागे होते हैं।

1. टेपर्ड पाइप थ्रेड: एनपीटी थ्रेड (60° दांत कोण) और बीएसपीटी थ्रेड (55° दांत कोण) दो प्रकार के होते हैं। टेपर का कोण 1°47' होता है। टेपर जितना अधिक सघन होगा, उसके विरूपण का उपयोग सीलिंग में उतना ही प्रभावी होगा, इसलिए इसे "थ्रेड से सील किया गया पाइप थ्रेड" भी कहा जाता है। व्यावहारिक उपयोग में, रिसाव को रोकने के लिए आमतौर पर पीटीएफई टेप, कंपाउंड ट्यूब सीलिंग एजेंट आदि जैसे सीलिंग एजेंट मिलाए जाते हैं।

2. बेलनाकार पाइप थ्रेड। इसमें सीधे थ्रेड (60° कोण) और BSPT थ्रेड (55° कोण) होते हैं। बिना टेपर वाला बेलनाकार पाइप थ्रेड सीधा होता है, इसमें सीलिंग का कोई प्रभाव नहीं होता, इसलिए इसे "बिना थ्रेड वाला सीलबंद पाइप थ्रेड" भी कहा जाता है। कनेक्शन को सील करने के लिए गैस्केट का उपयोग किया जाता है।

इसके अतिरिक्त, जोड़ की बाहरी सतह पर मौजूद धागे को पॉजिटिव धागा कहा जाता है और इसे M (मेल) से दर्शाया जाता है; जोड़ की भीतरी सतह पर मौजूद धागे को फीमेल धागा कहा जाता है और इसे F (फाइल) से दर्शाया जाता है। दक्षिणावर्त घुमाए जाने वाले पेंच के धागे को दायाँ पेंच का धागा कहा जाता है, वामावर्त घुमाए जाने वाले पेंच के धागे को बायाँ पेंच का धागा कहा जाता है, बाएँ पेंच के धागे के मॉडल को LH से दर्शाया जाता है, जबकि दाएँ पेंच के धागे को कोई चिह्न नहीं दिया जाता है।

ट्यूब पाइप फिटिंग में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश थ्रेड एनपीटी शंक्वाकार पाइप थ्रेड होते हैं, कुछ एयर सिलेंडर में लेफ्ट-हैंडेड थ्रेड होते हैं, और अन्य मामलों में, वे राइट-हैंडेड थ्रेड होते हैं।

ट्यूब पाइप में उपयोग होने वाले पाइप फिटिंग की विविधता और पाइप फिटिंग निर्माताओं द्वारा मॉडल और विनिर्देशों के निर्धारण में भिन्नता के कारण, यह मैनुअल इस संबंध में जानकारी प्रदान नहीं करता है। वास्तव में, फिटिंग के आकार, प्रकार और कनेक्शन मोड के अनुसार, उत्पाद के नमूने के आधार पर फिटिंग का चयन सुविधाजनक रूप से किया जा सकता है।

स्लीव प्रकार का पाइप जोड़

ट्यूब फिटिंग एक ऐसी फिटिंग है जिसका उपयोग ट्यूब पाइपों को जोड़ने के लिए किया जाता है (जैसा कि इसके अंग्रेजी नाम से स्पष्ट है)। यह गोलाकार घेरे के दबाव बल द्वारा जुड़ती और सील होती है, इसलिए इसे प्रेसिंग जॉइंट भी कहा जाता है। स्लीव फिटिंग दो प्रकार की होती है: सिंगल फेरूल और ट्विन फेरूल। चित्र 15-5 में डबल स्लीव फिटिंग की संरचना और कार्य सिद्धांत दर्शाया गया है।

चित्र 15.5 डबल कार्ड स्लीव पाइप जोड़ की संरचना और कार्य सिद्धांत

नट के दक्षिणावर्त घुमाव से उत्पन्न बल के कारण दोनों क्लैंप जोड़ के मुख्य भाग की ओर आगे बढ़ते हैं; मुख्य भाग के टेपर पोर्ट, आगे के क्लैंप और पीछे के क्लैंप के परस्पर दबाव के कारण ट्यूब की शंक्वाकार सतह दो घंटे तक दबती है, और आगे और पीछे के क्लैंप की दो शंक्वाकार सतहों तथा ट्यूब के बीच के दबाव बल द्वारा जुड़ाव और सीलिंग स्थापित होती है।

स्लीव फिटिंग से कनेक्ट करते समय निम्नलिखित बातों का ध्यान रखना चाहिए:

1. जोड़ने से पहले, ट्यूब गोल होनी चाहिए, ट्यूब के सिरे पर कोई खुरदुरापन नहीं होना चाहिए और सतह पर कोई स्पष्ट दोष नहीं होना चाहिए।

2. ट्यूब पाइप को कनेक्टर में डालें और सुनिश्चित करें कि पाइप सही जगह पर लगा हुआ है, फिर नट को हाथ से कस दें। नट के षट्भुज और जोड़ के मुख्य भाग के बीच एक रेखा खींचकर उसे नट घुमाने के शुरुआती बिंदु के रूप में मान लें।

3. पाइप को जोड़ में कसने के लिए वाइस का उपयोग करना आवश्यक नहीं है, वाइस पाइप पर निशान या खरोंच छोड़ देगा, यहां तक ​​कि पाइप को अंडाकार भी बना देगा, जिससे रिसाव होने की संभावना बढ़ जाती है।

4. नट को दक्षिणावर्त दिशा में कसने के लिए रिंच का उपयोग करते हुए, ≥1/4 इंच (6 मिमी) के जोड़ को 11/4 बार घुमाने की आवश्यकता होती है; <1/4 इंच (6 मिमी) कनेक्टर को 3/4 घुमाव की आवश्यकता होती है जैसा कि चित्र 15-6 में दिखाया गया है।

5. यदि आपको कनेक्शन को डिस्कनेक्ट और रिकनेक्ट करने की आवश्यकता हो, तो मूल कसने की स्थिति को नोट कर लें और कनेक्शन को डिस्कनेक्ट करने के लिए रिंच का उपयोग करें। पुनः असेंबल करते समय, नट को उसकी मूल स्थिति में कसें, फिर रिंच को धीरे-धीरे तब तक कसें जब तक कि टॉर्क थोड़ा बढ़ न जाए।

भाप ऊष्मा चालन

ऊष्मा अनुरेखण और तापीय इन्सुलेशन

ऊष्मा अनुरेखण का तात्पर्य भाप ऊष्मा पाइप और विद्युत ऊष्मा पाइप का उपयोग करके नमूना पाइपलाइन को गर्म करना है ताकि संचरण प्रक्रिया में होने वाली ऊष्मा हानि की भरपाई की जा सके और नमूने का तापमान एक निश्चित सीमा में बना रहे। तापीय इन्सुलेशन का तात्पर्य नमूना पाइपलाइन की बाहरी सतह पर की गई कोटिंग से है, जिसका उद्देश्य संचरण प्रक्रिया के दौरान आसपास के वातावरण में ऊष्मा के अपव्यय को कम करना या आसपास के वातावरण से ऊष्मा को अवशोषित करना है। इसे पृथक्करण उपाय भी कहा जा सकता है, जिससे संचरण प्रक्रिया के दौरान नमूने आसपास के तापमान से प्रभावित न हों।

नमूने के अवस्था और संरचना में तापमान परिवर्तन से होने वाले बदलाव को रोकने के लिए नमूना संचरण लाइन को अक्सर ऊष्मा या ऊष्मा रोधक की आवश्यकता होती है। नमूना संचरण प्रक्रिया में तापमान परिवर्तन का एक महत्वपूर्ण कारण मौसम में बदलाव है। चीन महाद्वीपीय मानसून क्षेत्र में स्थित है, जहाँ सर्दियों और गर्मियों के चरम तापमान में अंतर अक्सर 60°C से अधिक होता है। इसके अलावा, प्रत्यक्ष सौर विकिरण के तापन प्रभाव को भी ध्यान में रखना आवश्यक है, और गर्मियों में सूर्य के संपर्क में आने पर नमूना पाइपलाइन की सतह का तापमान कभी-कभी 80-90°C तक पहुँच जाता है। इसलिए, नमूना संचरण के डिज़ाइन में परिवेश के तापमान के नमूने की अवस्था और संरचना पर पड़ने वाले प्रभाव को ध्यान में रखना चाहिए।

गैस के नमूने में ऐसे घटक होते हैं जो आसानी से संघनित हो जाते हैं, इसलिए तापमान को उसके ओस बिंदु से ऊपर बनाए रखने के लिए उसे ऊष्मा प्रदान की जानी चाहिए। तरल नमूने में ऐसे घटक होते हैं जो आसानी से गैसीकृत हो जाते हैं, इसलिए तरल नमूने को वाष्पीकरण तापमान से नीचे ऊष्मायुक्त रखा जाना चाहिए या दाब को वाष्प दाब से ऊपर बनाए रखना चाहिए। सूक्ष्म विश्लेषण नमूनों (विशेष रूप से सूक्ष्म जल और सूक्ष्म ऑक्सीजन) को ऊष्मा के साथ स्थानांतरित किया जाना आवश्यक है, क्योंकि ट्यूब की दीवार का अधिशोषण प्रभाव तापमान में कमी के साथ बढ़ता है, जबकि विशोषण प्रभाव इसके विपरीत होता है। आसानी से संघनित और क्रिस्टलीकृत होने वाले नमूनों के लिए भी ऊष्मा स्थानांतरण आवश्यक है। संक्षेप में, नमूने की स्थिति और संरचना के अनुसार, परिवेश के तापमान में परिवर्तन के अनुसार, उचित ऊष्मा इन्सुलेशन विधि का चयन करें और ऊष्मा इन्सुलेशन तापमान निर्धारित करें।

There are two kinds of heat-preservation methods: steam heat-preservation and electric heat-preservation.

The advantages and disadvantages of steam heating

The advantages of steam heat-accompanying are: The temperature is high and the heat is large, so the sample can be heated quickly and kept at a higher temperature. The disadvantages are as follows:

1.Because of the thin diameter of the steam pipe, the air pressure can not be too high and the height of the vertical pipe changes, the effective length of heat conduction is greatly limited, so that when the sample pipeline is long or heavy load heat conduction, the method of sectional heat conduction must be adopted. According to the foreign data, the maximum effective heat conduction length of steam is 100ft(30.48m). Therefore, for the 60m long sample pipeline, it is usually divided into two stages.

2.The fluctuation of steam pressure will lead to a large change of temperature, and the insufficient supply of gas or even short-term interruption of gas is sometimes occurred. It is difficult to meet the requirements of equilibrium and stability of the temperature associated with the heat of the sample pipeline.

3.It is very difficult to control the associated temperature when the sample pipeline is heated by steam, or it is not controllable (the sample processing box can be controlled by temperature control valve).

Thermal vapor and thermal insulation material

There are two kinds of steam accompanied with heat, ie low-pressure superheated steam and low-pressure saturated steam.

Table 15-6 Main physical properties of saturated steam(SH 3126—2001)

Aluminum silicate insulation rope, silicate products and so on are commonly used as insulation materials for sample pipelines. The thermal insulation materials commonly used in the sample processing box or the analysis thermal insulation box are polyurethane foam, polystyrene foam, etc. The selection of the associated steam pressure and the thickness of the insulation layer can be found in Table 15-7.

Table 15-7 Thickness of thermal insulation layer at different atmospheric temperatures (SH 3126-2001)

Aluminum silicate insulation rope, silicate products and so on are commonly used as insulation materials for sample pipelines. The thermal insulation materials commonly used in the sample processing box or the analysis thermal insulation box are polyurethane foam, polystyrene foam, etc. The selection of the associated steam pressure and the thickness of the insulation layer can be found in Table 15-7.

Table 15-7 Thickness of thermal insulation layer at different atmospheric temperatures (SH 3126-2001)

Figure 15-7 Structure of heavy and light heat tracing

When the sample is easy to condense, freeze and crystallize, heavy heat may be used; When the heavy heat accompanying the sample may cause polymerization, decomposition reaction or gasification of the liquid sample, the light heat accompanying the sample should be used.

Water trap for steam heat-treatment system

The hydrophobic device is also called a hydrophobic valve, and its function is to regularly discharge condensate in the steam heat-accompanying system, prevent the leakage of steam, and save energy. A water trap should be installed separately in each of the heat-associated systems.

According to its working principle and structure, the water repeller has many kinds. Currently, the commonly used water repeller in the instrument thermal insulation system is a thermal power type water repeller, and also a temperature-regulated water repeller which utilizes the principle of thermal expansion and cold contraction of temperature sensitive elements to drain water automatically. and a combination of temperature-regulated and thermo-dynamic water repellents. The water repeller is not in the work scope of online analytical instrument maintenance, and this book does not introduce.

Electrical Companion

Advantages and Disadvantages of Electric Heating

At present, most domestic industrial enterprises use steam-assisted heat treatment, the main reason is that the steam boiler already existed in the plant can be used, but the heat-assisted efficiency and the maintenance and consumption in the future operation are far less than the use of electric-assisted heat treatment economy. In addition, the material of the steam supply pipe network and the water return pipeline, the heat preservation installation and the future maintenance cost, and the purification cost of the steam water are also considerable.

Compared with steam heat-accompanying, electric heat-accompanying has the following advantages:

1.The electric heating system is a relatively simple heating system. It does not need a complex steam pipe network and water return pipeline as the steam heating system, and the required power supply and distribution facilities can be shared with other electrical lines.

2.The scope of heat loss and the operating and maintenance expenses of the electric heat accompanying the heat shall be limited to the heat accompanying the line

3.Electric heat is a very easy-to-control heat-accompanying system, its temperature control can be very accurate, this is the steam heat-accompanying system can not reach

4.No noise, no pollution, steam tracing has "run, run, drip, leak" phenomenon, electric heat tracing does not

5.The electric heat belt has a service life of 25 years or more, which is difficult to achieve with steam

6.Easy installation, use and maintenance

Many developed countries have widely adopted electric heating technology in the industrial field. At present, the electric heating has been adopted in the instrument system of large-scale petrochemical projects. Compared with the steam heat, the main disadvantage of electric heat is low temperature and low heat. The temperature range of the electric heating is usually lower than 250°C, and the steam heating range is up to 450°C. Some liquid samples still need to be gasified by steam heating.

Electric heating cable

There are several kinds of electric heating cable in the electric associated heat system:(1) Self-regulation of the electric heating cable; (2) Constant power electric heating cable; (3) power-limited electri heating cable; (4) Series-connected electric heating cable

The first three are all parallel type electric heating cable, which are composed of parallel electric heating elements between two parallel power supply. At present, most of the electrical heat of the sample transmission line is selected as self-regulation electrical heating cable, and generally does not need temperature controller. When the sample temperature is higher (such as the high temperature flue gas sample of CEMS system), the power-limited electric belt can be adopted.

The advantages of the constant power electric belt are low cost, and the disadvantage is that the electric belt has no self-temperature adjusting function, and is easy to overheat. The invention is mainly used for the heating of the process pipelines and equipment, and a temperature control system must be arranged when the sample pipelines are used for the heating.

The series-type electric associated belt is a associated belt which takes the cable core line as the heating body, namely, the core line with certain resistance is connected with current, the core line generates heat, the heating core line has two types, namely single core and multi-core, which are mainly used for the heat associated with long-distance pipelines.

Fig. 15-8 Structure of self-regulating and electric belt 1-nickel-plated copper power supply bus; 2 - Conductive plastics; 3-Fluoropolymer insulation; 4-tin-plated copper wire braided layer; 5-polyolefin sheath (suitable for general environment); 6-Fluoropolymer Sheath (for corrosive environments)

self-regulating electric belt

Self-regulating Electric Accompanying Band, also known as Power Self-regulating Electric Accompanying Band, is a kind of parallel electric accompanying band with positive temperature characteristic and self-regulating. Figure 15-8 is the structure of the self-regulating electric belt.

The self-regulation electric heating belt consists of two power supply and conductive plastic connected in parallel between the two power supply. The so-called conductive plastic is made by introducing a cross-linked semiconductor matrix into the plastic, which is a heating element in an electric heating belt. When the temperature of the heated material increases, the conductive plastic expands, the resistance increases and the output power decreases. When the temperature of the material is lowered, the conductive plastic contracts, the resistance is reduced, and the output power is increased, that is, different heat will be generated at different ambient temperatures, and the conductive plastic has the function of self-regulating the temperature. It can be cut or lengthened arbitrarily, and it is very convenient to use.

The electric heating belt is suitable for the situation of low maintenance temperature, especially the situation of difficult calculation of heat loss. Its output power (10°C) is 10W/m, 16W/m, 26W/m, 33W/m, 39W/m and so on, and its maximum maintaining temperature is 65°C and 121°C. The so-called highest maintenance temperature means that the electric heating system can continuously maintain the highest temperature of the object.

Most of the electrical heat associated with the sample transmission line in on line analysis are self-regulated electrical heating belt. In general, there is no need for temperature controller, and the starting current is about 3-5 times of the normal value. The selection of components and wires in the power supply circuit should meet the requirements of starting current.

Limited power electric companion

Power-limited electric heating cable is also a parallel type of electric heating belt, its structure is the same as the constant power electric heating belt, see figure 15-9, the difference is that it uses resistance alloy heating wire, this kind of heating element has the positive temperature coefficient characteristic, when the temperature of the heating material increases, can reduce the power output of the heating belt. Compared with the self-regulation electric belt, the regulation range is small, the main function is to limit the output power in a certain range to prevent overheating.

Figure 15-9 Limited power supply with electric heating belt 1-Copper Power Supply Bus Bar; 2,4-Fluoropolymer insulation; 3-resistance alloy electric heating wire; 5-Tin-plated copper wire braided layer; 6-Fluoropolymer sheath

This kind of electric heating belt is suitable for the situation of high maintaining temperature, its output power (10°C) has several kinds such as 16W/m, 33W/m, 49W/m, 66W/m, etc., the highest maintaining temperature has two kinds of 149°C and 204°C. The invention is mainly used for the sampling pipeline of the CEMS system, which is used for heat preservation of the high-temperature flue gas samples, so as to prevent the moisture in the flue gas from condensing and separating out during the transmission process.

Electric Trace Tubing

Electrical Trace Tubing is a combination of a sample transport tube, an electrical trace tropical, a moisture retention layer, and a sheath layer.

Figure 15-10 is the structure of self-regulating electric heat pipe cable. The cable is suitable for the situation of low maintenance temperature, the highest maintenance temperature is 65°C and 121°C, and the number of the sample tubes is single and double following.

Figure 15-10 Self-regulating electric heat pipe cable structure

Left—single sample pipe cable; right—double sample tube cables; Structure (from outside to inside): Sheath - Black PVC Plastics

moisture retention layer-non-hygroscopic glass fiber; Thermal reflection belt—aluminum copper polyester belt; Electric heating belt—self-regulation type;

Sample tube—Tube of various sizes and materials

In addition to the electric heat pipe cable, there is also a steam trace tube cable, which is the same structure as the electric heat pipe cable, except the steam heat pipe replaced the electric heat pipe. It has two types of heavy and light heat accompanying, and the number of single and double heat accompanying sample tubes. The heat pipe cable is convenient to use, which saves the trouble of on-site coating and heat preservation construction. The invention has good water proof, moisture proof and corrosion resistance, and is reliable and durable, which is worthy of recommendation.

The cable can be selected according to the type selection sample provided by the manufacturer, and it also needs to be verified and confirmed through calculation. Figure 15-11 The working curve of the self-regulation electric heat pipe cable. The sample tube is a single 1/4in Tube tube, the left longitudinal coordinate is electric heat power, unit W/ft; The vertical coordinate on the right is ambient temperature, unit°F; The lower horizontal coordinate is the temperature of the sample tube, unit°F. The required thermal power can be identified by the intersection of temperature and ambient temperature that the sample tube needs to maintain. The rough line in the middle of the figure is the working curve of different specifications of electric heating belt, for example, the rough line is the working curve of self-regulation electric heating belt with power 3W/ft (10W/m at 10°C), according to the change of the curve, we can find out the change of the temperature of the sample tube under different environmental temperature when using the adjoint thermal.