১. ভূমিকা

জলবিদ্যুৎ একটি গুরুত্বপূর্ণ এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির উৎস যা বিশ্বব্যাপী শক্তির মিশ্রণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি প্রবাহিত বা পতিত জলের শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে। জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলির পরিচালনার সময়, বিভিন্ন উপাদান তাপ উৎপন্ন করে এবং স্থিতিশীল ও নির্ভরযোগ্য অপারেশন নিশ্চিত করার জন্য দক্ষ তাপ ব্যবস্থাপনা অপরিহার্য। প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারগুলি তাদের অনন্য বৈশিষ্ট্যের কারণে জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে তাপ স্থানান্তর অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি জনপ্রিয় পছন্দ হিসাবে আবির্ভূত হয়েছে।

২. প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের কার্যকারিতা

একটি প্লেট হিট এক্সচেঞ্জার পাতলা, ঢেউতোলা ধাতব প্লেটের একটি সিরিজ নিয়ে গঠিত যা একসাথে স্তূপীকৃত থাকে। এই প্লেটগুলি গরম এবং ঠান্ডা তরলের জন্য বিকল্প চ্যানেল তৈরি করতে গ্যাসকেট দ্বারা পৃথক করা হয়। যখন গরম তরল (যেমন গরম জল বা তেল) এবং ঠান্ডা তরল (সাধারণত শীতল জল) তাদের নিজ নিজ চ্যানেলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, তখন তাপ পাতলা প্লেটের দেয়ালের মাধ্যমে গরম তরল থেকে ঠান্ডা তরলে স্থানান্তরিত হয়। প্লেটের ঢেউতোলা ডিজাইন তাপ স্থানান্তরের জন্য উপলব্ধ পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি করে এবং তরল প্রবাহে আলোড়ন সৃষ্টি করে, যা তাপ স্থানান্তর দক্ষতা বাড়ায়।

গাণিতিকভাবে, একটি প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারে তাপ স্থানান্তর হার (Q) সূত্র দ্বারা বর্ণনা করা যেতে পারে:

Q=U*A*δTlm

যেখানে (U) হল সামগ্রিক তাপ স্থানান্তর সহগ, (A) হল তাপ স্থানান্তর এলাকা, এবং δTlm  গরম এবং ঠান্ডা তরলের মধ্যে লগারিদমিক গড় তাপমাত্রা পার্থক্য। প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের অনন্য গঠন (U) এর তুলনামূলকভাবে উচ্চ মানের অবদান রাখে, যা দক্ষ তাপ স্থানান্তরের সুবিধা দেয়.

৩. জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের অ্যাপ্লিকেশন

৩.১ টারবাইন লুব্রিকেটিং তেল শীতলকরণ

একটি জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের টারবাইন একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। টারবাইন বেয়ারিং এবং অন্যান্য চলমান অংশগুলিকে লুব্রিকেট করার জন্য ব্যবহৃত লুব্রিকেটিং তেল, ঘর্ষণের কারণে অপারেশনের সময় গরম হতে পারে। উচ্চ তাপমাত্রা তেলের লুব্রিকেটিং বৈশিষ্ট্যগুলিকে হ্রাস করতে পারে এবং টারবাইন উপাদানগুলির ক্ষতি করতে পারে। প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারগুলি লুব্রিকেটিং তেল ঠান্ডা করতে ব্যবহৃত হয়। গরম লুব্রিকেটিং তেল প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের এক পাশ দিয়ে প্রবাহিত হয়, যেখানে উপযুক্ত উৎস (যেমন নদী, হ্রদ বা কুলিং টাওয়ার) থেকে শীতল জল অন্য পাশ দিয়ে প্রবাহিত হয়। তাপ গরম তেল থেকে শীতল জলে স্থানান্তরিত হয়, যা লুব্রিকেটিং তেলের তাপমাত্রা হ্রাস করে এবং এর সঠিক কার্যকারিতা নিশ্চিত করে।

উদাহরণস্বরূপ, একটি বৃহৎ - আকারের জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রে একটি উচ্চ - ক্ষমতা সম্পন্ন টারবাইন সহ, একটি বৃহৎ তাপ স্থানান্তর এলাকা সহ একটি প্লেট হিট এক্সচেঞ্জার স্থাপন করা যেতে পারে। লুব্রিকেটিং তেলের তাপমাত্রা অনুযায়ী শীতল জলের প্রবাহের হার সামঞ্জস্য করা যেতে পারে যাতে তেলের তাপমাত্রা সাধারণত 40 - 50 °C এর মধ্যে বজায় থাকে। এটি টারবাইনের পরিষেবা জীবন বাড়াতে এবং বিদ্যুৎ - উৎপাদন প্রক্রিয়ার সামগ্রিক দক্ষতা উন্নত করতে সহায়তা করে।

৩.২ জেনারেটর শীতলকরণ

জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের জেনারেটরগুলি অপারেশনের সময় উল্লেখযোগ্য পরিমাণ তাপ উৎপন্ন করে। অতিরিক্ত গরম হওয়া রোধ করতে এবং জেনারেটরের স্থিতিশীল অপারেশন নিশ্চিত করতে, কার্যকর শীতলকরণ প্রয়োজন। প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারগুলি জেনারেটর কুলিং সিস্টেমে ব্যবহার করা যেতে পারে। কিছু ক্ষেত্রে, জল - শীতল জেনারেটর ব্যবহার করা হয়, যেখানে গরম কুল্যান্ট (সাধারণত ডি - আয়োনাইজড জল) যা জেনারেটর উপাদান থেকে তাপ শোষণ করেছে, প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়। একটি বাহ্যিক উৎস (যেমন একটি কুলিং ওয়াটার সার্কিট) থেকে ঠান্ডা জল গরম কুল্যান্টের সাথে তাপ বিনিময় করে, এটিকে ঠান্ডা করে যাতে এটিকে আরও তাপ শোষণের জন্য জেনারেটরের দিকে পুনরায় সঞ্চালন করা যায়।

জল - শীতল জেনারেটর ছাড়াও, হাইড্রোজেন - শীতল জেনারেটরও রয়েছে। যদিও হাইড্রোজেনের চমৎকার তাপ - স্থানান্তর বৈশিষ্ট্য রয়েছে, প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারগুলি এখনও হাইড্রোজেন - কুলিং সিস্টেমে ব্যবহার করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, জেনারেটর থেকে তাপ শোষণের পরে হাইড্রোজেন গ্যাসকে ঠান্ডা করতে, একটি প্লেট হিট এক্সচেঞ্জার ব্যবহার করা যেতে পারে। হিট এক্সচেঞ্জারে ঠান্ডা তরল (যেমন জল বা একটি রেফ্রিজারেন্ট) গরম হাইড্রোজেন গ্যাসকে ঠান্ডা করে, হাইড্রোজেনের সঠিক তাপমাত্রা বজায় রাখে এবং জেনারেটরের দক্ষ অপারেশন নিশ্চিত করে।

৩.৩ সিল ওয়াটার কুলিং

জলবিদ্যুৎ টারবাইনে, সিল জল টারবাইন রানার থেকে জলের লিকage প্রতিরোধ করতে ব্যবহৃত হয়। সিল জল অপারেশনের সময় গরম হতে পারে এবং এর উচ্চ তাপমাত্রা সিলিং কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করতে পারে। প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারগুলি সিল জল ঠান্ডা করার জন্য স্থাপন করা হয়। গরম সিল জল হিট এক্সচেঞ্জারের এক পাশ দিয়ে যায় এবং একটি শীতল উৎস থেকে ঠান্ডা জল এটির সাথে তাপ বিনিময় করে। সিল জল একটি উপযুক্ত তাপমাত্রায় বজায় রেখে, সিলের অখণ্ডতা সংরক্ষিত হয়, যা জলের লিকage-এর ঝুঁকি হ্রাস করে এবং টারবাইন অপারেশনের দক্ষতা উন্নত করে।

৩.৪ সহায়ক সরঞ্জামের শীতলকরণ

জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে বিভিন্ন ধরণের সহায়ক সরঞ্জাম রয়েছে, যেমন ট্রান্সফরমার, পাম্প এবং কম্প্রেসার। এই উপাদানগুলিও অপারেশনের সময় তাপ উৎপন্ন করে এবং শীতলকরণের প্রয়োজন। প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারগুলি এই সহায়ক ডিভাইসগুলির লুব্রিকেটিং তেল বা শীতল জল ঠান্ডা করতে প্রয়োগ করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি ট্রান্সফরমারে, অন্তরক তেল ট্রান্সফরমার কোর এবং উইন্ডিংগুলিতে ক্ষতির কারণে গরম হতে পারে। একটি প্লেট হিট এক্সচেঞ্জার অন্তরক তেল ঠান্ডা করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যা ট্রান্সফরমারে নিরাপদ এবং স্থিতিশীল অপারেশন নিশ্চিত করে। একইভাবে, পাম্প এবং কম্প্রেসারগুলির জন্য, প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারগুলি তাদের লুব্রিকেটিং তেল বা প্রক্রিয়া তরলকে ঠান্ডা করতে পারে, যা এই সহায়ক সরঞ্জামগুলির নির্ভরযোগ্যতা এবং জীবনকাল বাড়ায়।

৪. জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে প্লেট হিট এক্সচেঞ্জার ব্যবহারের সুবিধা

৪.১ উচ্চ তাপ স্থানান্তর দক্ষতা

আগে উল্লেখ করা হয়েছে, প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের ঢেউতোলা প্লেট ডিজাইন একটি বৃহৎ তাপ স্থানান্তর পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল সরবরাহ করে। ঢেউগুলির কারণে সৃষ্ট আলোড়ন তাপ স্থানান্তর সহগকে উন্নত করে। ঐতিহ্যবাহী শেল - এবং - টিউব হিট এক্সচেঞ্জারের তুলনায়, প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারগুলি অনেক বেশি তাপ স্থানান্তর হার অর্জন করতে পারে। একটি জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রে, এই উচ্চ দক্ষতার অর্থ হল একই স্তরের তাপ অপচয় করতে কম শীতল জলের প্রয়োজন হয়, যা জল খরচ এবং শীতল জল পাম্প করার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি হ্রাস করে।

উদাহরণস্বরূপ, একটি জেনারেটর কুলিং অ্যাপ্লিকেশনে, একটি প্লেট হিট এক্সচেঞ্জার 2000 - 5000 W/(m²·K) এর মধ্যে একটি সামগ্রিক তাপ স্থানান্তর সহগ সহ তাপ স্থানান্তর করতে পারে, যেখানে একটি শেল - এবং - টিউব হিট এক্সচেঞ্জারের সহগ 1000 - 2000 W/(m²·K) হতে পারে। এই উচ্চ দক্ষতা জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রে একটি আরও কমপ্যাক্ট এবং শক্তি - সাশ্রয়ী কুলিং সিস্টেমের অনুমতি দেয়।

৪.২ কমপ্যাক্ট ডিজাইন

প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারগুলি অন্যান্য অনেক ধরনের হিট এক্সচেঞ্জারের চেয়ে অনেক বেশি কমপ্যাক্ট। স্তূপীকৃত - প্লেট কাঠামো উল্লেখযোগ্যভাবে কম স্থান নেয়। একটি জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রে, যেখানে স্থান সীমিত হতে পারে, বিশেষ করে জটিল সরঞ্জাম বিন্যাস সহ এলাকায়, প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের কমপ্যাক্ট ডিজাইন অত্যন্ত সুবিধাজনক। এগুলি সংকীর্ণ স্থানে সহজেই স্থাপন করা যেতে পারে, যা কুলিং সিস্টেমের সামগ্রিক স্থান হ্রাস করে।

উদাহরণস্বরূপ, বিদ্যমান জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রে এর কুলিং ক্ষমতা উন্নত করার জন্য রেট্রোফিটিং করার সময়, প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের কমপ্যাক্ট প্রকৃতি বিদ্যমান অবকাঠামোতে বড় ধরনের পরিবর্তন ছাড়াই নতুন তাপ বিনিময় ইউনিট যুক্ত করার অনুমতি দেয়, যা সময় এবং অর্থ উভয়ই সাশ্রয় করে।

৪.৩ সহজ রক্ষণাবেক্ষণ

প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের মডুলার ডিজাইন তাদের রক্ষণাবেক্ষণ করা তুলনামূলকভাবে সহজ করে তোলে। প্লেটগুলি পরিষ্কার বা প্রতিস্থাপনের জন্য সহজেই অ্যাক্সেস এবং সরানো যেতে পারে। একটি জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র পরিবেশে, যেখানে শীতল জলে অমেধ্য থাকতে পারে যা তাপ স্থানান্তর পৃষ্ঠের উপর ফাউলিং সৃষ্টি করতে পারে, প্লেটগুলি দ্রুত পরিষ্কার করার ক্ষমতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। যদি একটি গ্যাসকেট ব্যর্থ হয় বা একটি প্লেট ক্ষতিগ্রস্ত হয়, তবে এটি পৃথকভাবে প্রতিস্থাপন করা যেতে পারে, যা সরঞ্জামের ডাউনটাইম কমিয়ে দেয়।

জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের নিয়মিত রক্ষণাবেক্ষণে সাধারণত প্লেটগুলিতে ক্ষয় বা ফাউলিংয়ের লক্ষণগুলির দৃশ্যমান পরিদর্শন, গ্যাসকেটের অখণ্ডতা পরীক্ষা করা এবং উপযুক্ত ক্লিনিং এজেন্ট ব্যবহার করে প্লেটগুলি পরিষ্কার করা জড়িত। এই সহজ রক্ষণাবেক্ষণ হিট এক্সচেঞ্জার এবং সামগ্রিক জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্য অপারেশন নিশ্চিত করতে সহায়তা করে।

৪.৪ খরচ - কার্যকারিতা

যদিও একটি প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের প্রাথমিক খরচ কিছু মৌলিক হিট এক্সচেঞ্জারের প্রকারের চেয়ে সামান্য বেশি হতে পারে, তবে তাদের দীর্ঘমেয়াদী খরচ - কার্যকারিতা সুস্পষ্ট। তাদের উচ্চ তাপ স্থানান্তর দক্ষতা শীতলকরণের সাথে যুক্ত শক্তি খরচ কমিয়ে দেয়, যার ফলে কম অপারেটিং খরচ হয়। কমপ্যাক্ট ডিজাইন ইনস্টলেশন খরচও কমিয়ে দেয়, কারণ তাদের ইনস্টলেশনের জন্য কম জায়গার প্রয়োজন হয়। এছাড়াও, প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের সহজ রক্ষণাবেক্ষণ এবং দীর্ঘ পরিষেবা জীবন একটি জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের পরিচালনায় সামগ্রিক খরচ সাশ্রয়ে অবদান রাখে।

৫. জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের প্রয়োগে চ্যালেঞ্জ এবং সমাধান

৫.১ ফাউলিং

ফাউলিং হিট এক্সচেঞ্জারে একটি সাধারণ সমস্যা এবং জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিও এর ব্যতিক্রম নয়। জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে ব্যবহৃত শীতল জলে স্থগিত কঠিন পদার্থ, অণুজীব এবং অন্যান্য অমেধ্য থাকতে পারে। এই পদার্থগুলি প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের তাপ স্থানান্তর পৃষ্ঠের উপর জমা হতে পারে, যা তাপ স্থানান্তর দক্ষতা হ্রাস করে। এই সমস্যাটি সমাধান করার জন্য, শীতল জলের প্রি - ট্রিটমেন্ট অপরিহার্য। স্থগিত কঠিন পদার্থ অপসারণের জন্য পরিস্রাবণ ব্যবস্থা স্থাপন করা যেতে পারে এবং অণুজীবের বৃদ্ধি নিয়ন্ত্রণ করতে রাসায়নিক চিকিত্সা ব্যবহার করা যেতে পারে।

এছাড়াও, প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের নিয়মিত পরিষ্কার করা প্রয়োজন। প্লেট পৃষ্ঠ থেকে জমাট অপসারণের জন্য ব্রাশ বা উচ্চ - চাপ জল জেট ব্যবহার করার মতো যান্ত্রিক পরিষ্কারের পদ্ধতি ব্যবহার করা যেতে পারে। রাসায়নিক ক্লিনিং এজেন্টও ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে প্লেট বা গ্যাসকেটের ক্ষতি না করার জন্য যত্ন নেওয়া আবশ্যক।

৫.২ ক্ষয়

জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে শীতল জলের ক্ষয় হওয়ার একটি নির্দিষ্ট মাত্রা থাকতে পারে, বিশেষ করে যদি এতে দ্রবীভূত লবণ বা অ্যাসিড থাকে। ক্ষয় সময়ের সাথে প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের ক্ষতি করতে পারে, এর জীবনকাল এবং কর্মক্ষমতা হ্রাস করে। ক্ষয় রোধ করার জন্য, প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের উপকরণ সাবধানে নির্বাচন করা হয়। স্টেইনলেস স্টিলের প্লেটগুলি তাদের ভাল ক্ষয় প্রতিরোধের কারণে সাধারণত ব্যবহৃত হয়। কিছু ক্ষেত্রে, টাইটানিয়ামের মতো আরও ক্ষয় - প্রতিরোধী উপকরণ ব্যবহার করা যেতে পারে, বিশেষ করে যখন শীতল জল অত্যন্ত ক্ষয়কারী হয়।

ক্ষয় থেকে অতিরিক্ত সুরক্ষা স্তর প্রদানের জন্য প্লেট পৃষ্ঠে আবরণও প্রয়োগ করা যেতে পারে। ক্ষয়ের ঝুঁকি আরও কমাতে কুলিং ওয়াটার সার্কিটে ক্যাথোডিক সুরক্ষা ব্যবস্থা স্থাপন করা যেতে পারে। প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের ক্ষয় হারের নিয়মিত পর্যবেক্ষণ ক্ষয়ের কোনো প্রাথমিক লক্ষণ সনাক্ত করতে এবং উপযুক্ত ব্যবস্থা নিতে গুরুত্বপূর্ণ।

৫.৩ চাপ হ্রাস

একটি প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের মধ্য দিয়ে তরল প্রবাহ চাপ হ্রাস ঘটায়। একটি জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রে, যদি চাপ হ্রাস খুব বেশি হয়, তবে এটি তরলগুলি সঞ্চালনের জন্য ব্যবহৃত পাম্পগুলির শক্তি খরচ বাড়িয়ে দিতে পারে। চাপ হ্রাসকে অনুকূল করতে, প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের নকশাটি সাবধানে বিবেচনা করতে হবে। প্লেটের ঢেউতোলা প্যাটার্ন, প্লেটের সংখ্যা এবং প্রবাহ বিন্যাস (সমান্তরাল বা কাউন্টার - ফ্লো) সবই চাপ হ্রাসকে প্রভাবিত করতে পারে।

চাপ হ্রাস পূর্বাভাস এবং নকশা পরামিতিগুলিকে অনুকূল করতে ডিজাইন পর্যায়ে কম্পিউটেশনাল ফ্লুইড ডাইনামিক্স (CFD) সিমুলেশন ব্যবহার করা যেতে পারে। অপারেশনে, তাপ স্থানান্তর কর্মক্ষমতা এবং চাপ হ্রাসের ভারসাম্য বজায় রাখতে গরম এবং ঠান্ডা তরলের প্রবাহের হার সামঞ্জস্য করা যেতে পারে। প্রয়োজন হলে, চাপ হ্রাসের ক্ষতিপূরণ করার জন্য অতিরিক্ত পাম্প স্থাপন করা যেতে পারে, তবে এটি সিস্টেমের সামগ্রিক শক্তি দক্ষতা বিবেচনা করে করা উচিত।

৬. উপসংহার

প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারগুলির জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে এবং উচ্চ তাপ স্থানান্তর দক্ষতা, কমপ্যাক্ট ডিজাইন, সহজ রক্ষণাবেক্ষণ এবং খরচ - কার্যকারিতার মতো অসংখ্য সুবিধা প্রদান করে। এগুলি জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে বিভিন্ন উপাদান ঠান্ডা করতে, বিদ্যুৎ - উৎপাদন প্রক্রিয়ার স্থিতিশীল এবং দক্ষ অপারেশন নিশ্চিত করতে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। যাইহোক, ফাউলিং, ক্ষয় এবং চাপ হ্রাসের মতো চ্যালেঞ্জগুলি উপযুক্ত ডিজাইন, জল চিকিত্সা এবং রক্ষণাবেক্ষণ কৌশলগুলির মাধ্যমে সমাধান করতে হবে। হিট এক্সচেঞ্জার প্রযুক্তির ক্রমাগত অগ্রগতি এবং পরিষ্কার ও দক্ষ শক্তির ক্রমবর্ধমান চাহিদার সাথে, প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারগুলি ভবিষ্যতে জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলির উন্নয়ন ও পরিচালনায় গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করতে থাকবে বলে আশা করা হচ্ছে।