ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಎಂಜಿನ್ಗಳಲ್ಲಿ ಶಾಖ ವಿಕಿರಣ ಅಧ್ಯಯನ
ಕೈಗಾರಿಕಾ ಕುಲುಮೆಗಳು, ಬಾಯ್ಲರ್ಗಳು, ಅನಿಲ ಟರ್ಬೈನ್ಗಳು, ಸಿಮೆಂಟ್ ಗೂಡುಗಳು, ರಾಸಾಯನಿಕ ರಿಯಾಕ್ಟರ್ಗಳು ಮತ್ತು ಜೆಟ್ ಎಂಜಿನ್ಗಳಂತಹ ಅಧಿಕ-ತಾಪಮಾನದ ಯಂತ್ರಗಳು ತೀವ್ರವಾದ ಉಷ್ಣ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ, ಇದಕ್ಕೆ ಎಚ್ಚರಿಕೆಯ ಶಾಖ ನಿರ್ವಹಣೆಯ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಮೂರು ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳಲ್ಲಿ (ವಾಹಕತೆ, ಸಂವಹನ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣ), ಮೇಲ್ಮೈ ತಾಪಮಾನವು ತೀವ್ರವಾಗಿ ಏರಿದಾಗ ಉಷ್ಣ ವಿಕಿರಣವು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಪ್ರಬಲ ಅಂಶವಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಲೇಖನವು ವಿಕಿರಣದ ಮೂಲ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳು, ಅಧ್ಯಯನ ಮತ್ತು ಅಳತೆ ವಿಧಾನಗಳು, ಮಾಡೆಲಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಅಧಿಕ-ತಾಪಮಾನದ ಯಂತ್ರಗಳ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಸುರಕ್ಷತೆಗೆ ಅವುಗಳ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಚರ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.
1. ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಶಾಖ ವಿಕಿರಣ ಏಕೆ ಮುಖ್ಯ?
ಉಷ್ಣ ವಿಕಿರಣವು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ತರಂಗಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ, ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಅತಿಗೆಂಪು ವರ್ಣಪಟಲದಲ್ಲಿ, ಕೈಗಾರಿಕಾ ಯಂತ್ರೋಪಕರಣಗಳ ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯ ವರ್ಗಾವಣೆಯಾಗಿದೆ. ಮಾಧ್ಯಮ (ಘನ ಅಥವಾ ದ್ರವ) ಅಗತ್ಯವಿರುವ ವಹನ ಮತ್ತು ಸಂವಹನಕ್ಕಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ, ವಿಕಿರಣವು ನಿರ್ವಾತದ ಮೂಲಕವೂ ಸಂಭವಿಸಬಹುದು. ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಯಂತ್ರೋಪಕರಣಗಳಲ್ಲಿ, ವಿಕಿರಣದ ಕೊಡುಗೆ ವೇಗವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅದರ ಪ್ರಮಾಣವು ಸಂಪೂರ್ಣ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ (ಕೆಲ್ವಿನ್) ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ನಾಲ್ಕನೇ-ಶಕ್ತಿ ನಿಯಮವನ್ನು ಅನುಸರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರರ್ಥ 800 K ನಿಂದ 1000 K ಗೆ ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಳವು ವಿಕಿರಣ ಹರಿವನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇತರ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿದ್ದರೂ ಸಹ.
ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಪರಿಣಾಮವು ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ: ಶಾಖ ವಿಕಿರಣವು ಉಷ್ಣ ದಕ್ಷತೆ, ವಸ್ತುಗಳ ಜೀವಿತಾವಧಿ, ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಸ್ಥಿರತೆ, ಉಷ್ಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ಪನ್ನದ ಗುಣಮಟ್ಟ (ಉದಾ. ವಸ್ತುಗಳ ತಾಪನ), ಹಾಗೆಯೇ ಬೆಂಕಿಯ ಅಪಾಯ ಮತ್ತು ಕೆಲಸಗಾರರು ಅಥವಾ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಘಟಕಗಳಿಗೆ ಶಾಖದ ಒಡ್ಡಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಂತಹ ಸುರಕ್ಷತಾ ಅಂಶಗಳ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ.
2. ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಆಧಾರ: ಸ್ಟೀಫನ್-ಬೋಲ್ಟ್ಜ್ಮನ್ ನಿಯಮ ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ
ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವ ಆದರ್ಶ "ಕಪ್ಪು ಕಾಯ" ಮೇಲ್ಮೈಗೆ, ಪ್ರತಿ ಯೂನಿಟ್ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ವಿಕಿರಣ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಸ್ಟೀಫನ್-ಬೋಲ್ಟ್ಜ್ಮನ್ ನಿಯಮದಿಂದ ರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ:
\[
q = \sigma T^4
\]
ಇದರೊಂದಿಗೆ:
– \(q\) = ವಿಕಿರಣ ಹರಿವು (W/m²)
– \(\ಸಿಗ್ಮಾ\) = ಸ್ಟೀಫನ್–ಬೋಲ್ಟ್ಜ್ಮನ್ ಸ್ಥಿರಾಂಕ (≈ \(5{,}67 \times 10^{-8}\) W/m²·K⁴)
– \(T\) = ಸಂಪೂರ್ಣ ಮೇಲ್ಮೈ ತಾಪಮಾನ (K)
ಆದಾಗ್ಯೂ, ನೈಜ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ಕಪ್ಪು ಕಾಯಗಳಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು (\(\varepsilon\)) ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು 0–1 ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ನೈಜ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಿಗೆ:
\[
q = \varepsilon \sigma T^4
\]
ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯು ವಸ್ತು, ಮೇಲ್ಮೈ ಒರಟುತನ, ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ, ಲೇಪನ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣ ತರಂಗಾಂತರದಿಂದ ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಎಂಜಿನ್ಗಳಲ್ಲಿ, ಲೋಹದ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಕ್ಕೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತವೆ, ಇದು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಹೊರಹೋಗುವ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ತಂಪಾಗಿಸುವಿಕೆಗೆ ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ದಹನ ಕೊಠಡಿ ಅಥವಾ ಕುಲುಮೆಯೊಳಗೆ ಶಾಖವನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳುವುದು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಗುರಿಯಾಗಿದ್ದರೆ ಹಾನಿಕಾರಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
3. ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ನಡುವಿನ ವಿಕಿರಣ ವಿನಿಮಯ: ವೀಕ್ಷಣೆ ಅಂಶ
ವಾಸ್ತವದಲ್ಲಿ, ಹೊರಸೂಸುವ ವಿಕಿರಣ ಮಾತ್ರ ಮುಖ್ಯವಲ್ಲ, ಬದಲಾಗಿ ಒಂದು ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಇನ್ನೊಂದಕ್ಕೆ ಹಾದುಹೋಗುವ ನಿವ್ವಳ ವಿಕಿರಣವೂ ಮುಖ್ಯ. ಪ್ರಮಾಣವು ಇದನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ:
- ಪ್ರತಿ ಮೇಲ್ಮೈಯ ತಾಪಮಾನ,
- ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ,
- ಜ್ಯಾಮಿತಿ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ದೃಷ್ಟಿಕೋನ,
– ಮತ್ತು ವೀಕ್ಷಣಾ ಅಂಶ, ಇದು ಒಂದು ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಮತ್ತೊಂದು ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ತಲುಪುವ ವಿಕಿರಣದ ಭಾಗವಾಗಿದೆ.
ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಅನಿಲ ಟರ್ಬೈನ್ ದಹನ ಕೊಠಡಿ ಅಥವಾ ಕುಲುಮೆಯಲ್ಲಿ, ಗೋಡೆಗಳು, ಬರ್ನರ್ ಮತ್ತು ತಾಪನ ವಸ್ತು ಎಲ್ಲವೂ ಪರಸ್ಪರ "ನೋಡುತ್ತವೆ". ವೀಕ್ಷಣಾ ಅಂಶವು ಶಾಖವು ಪ್ರಧಾನವಾಗಿ ಗೋಡೆಗಳಿಗೆ, ಹೊರೆಗೆ (ಬಿಸಿಯಾದ ವಸ್ತು) ಹರಿಯುತ್ತದೆಯೇ ಅಥವಾ ತೆರೆಯುವಿಕೆಗಳ ಮೂಲಕ ಕಳೆದುಹೋಗುತ್ತದೆಯೇ ಎಂಬುದನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
4. ಬಿಸಿ ಅನಿಲಗಳು ಮತ್ತು ಕಣಗಳಲ್ಲಿ ವಿಕಿರಣ
ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಎಂಜಿನ್ಗಳಲ್ಲಿ, ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ನಡುವಿನ ಮಾಧ್ಯಮವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸ್ಪಷ್ಟ ಗಾಳಿಯಲ್ಲ, ಆದರೆ ದಹನ ಅನಿಲಗಳು (CO₂, H₂O ಆವಿ), ಹೊಗೆ ಅಥವಾ ಮಸಿ ಕಣಗಳಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಕೆಲವು ಅನಿಲಗಳು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತರಂಗಾಂತರ ಬ್ಯಾಂಡ್ಗಳಲ್ಲಿ ವಿಕಿರಣವನ್ನು "ಹೊರಸೂಸುವ ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ" ಗುಣವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವು ಇದರಲ್ಲಿ ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ:
- ಬಾಯ್ಲರ್ಗಳು ಮತ್ತು ದಹನ ಕುಲುಮೆಗಳು,
– ದಹನಕಾರಕ,
- ಅನಿಲ ಟರ್ಬೈನ್ ದಹನ ಕೊಠಡಿ,
- ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ರಿಯಾಕ್ಟರ್.
ಮಸಿ ಮತ್ತು ಬೂದಿಯಂತಹ ಕಣಗಳು ವಿಕಿರಣದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು, ಆಗಾಗ್ಗೆ ಗೋಡೆಗಳಿಗೆ ವಿಕಿರಣ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಎಂಜಿನ್ಗಳಲ್ಲಿನ ವಿಕಿರಣ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಘನ ಮೇಲ್ಮೈಗಳನ್ನು ಸರಳವಾಗಿ ಪರಿಗಣಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ಭಾಗವಹಿಸುವ ಮಾಧ್ಯಮವನ್ನು ಸಹ ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕು.
5. ಶಾಖ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಅಳೆಯುವ ವಿಧಾನ
ಶಾಖ ವಿಕಿರಣ ಅಧ್ಯಯನಗಳಿಗೆ ತಾಪಮಾನ, ಮೇಲ್ಮೈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣ ವರ್ಣಪಟಲದ ದತ್ತಾಂಶದ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಕೆಲವು ಸಾಮಾನ್ಯ ವಿಧಾನಗಳು:
1. ಇನ್ಫ್ರಾರೆಡ್ ಪೈರೋಮೀಟರ್ (IR ಪೈರೋಮೀಟರ್)
ಸಂಪರ್ಕವಿಲ್ಲದೆಯೇ ಮೇಲ್ಮೈ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸರಿಯಾದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವುದು ಸವಾಲು; ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯಲ್ಲಿನ ದೋಷಗಳು ದೊಡ್ಡ ತಾಪಮಾನ ದೋಷಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು.
2. ಥರ್ಮಲ್ ಕ್ಯಾಮೆರಾ (ಥರ್ಮಲ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್)
ತಾಪಮಾನ ವಿತರಣೆ ಮತ್ತು ಹಾಟ್ ಸ್ಪಾಟ್ಗಳನ್ನು ಮ್ಯಾಪಿಂಗ್ ಮಾಡಲು ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಕುಲುಮೆಗಳು, ಉಷ್ಣ ನಿರೋಧನ ಅಥವಾ ಟರ್ಬೈನ್ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸಲು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ವ್ಯಾಖ್ಯಾನವು ಇನ್ನೂ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಪರಿಸರದಿಂದ ಪ್ರತಿಫಲಿತ ವಿಕಿರಣದ ಪ್ರಭಾವವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ.
3. ಶಾಖದ ಹರಿವಿನ ಸಂವೇದಕ / ರೇಡಿಯೋಮೀಟರ್
ಸಂವೇದಕವು ಸ್ವೀಕರಿಸಿದ ಶಾಖದ ಹರಿವನ್ನು ಅಳೆಯುತ್ತದೆ. ಶಾಖದ ಗುರಾಣಿಗಳು ಅಥವಾ ಕೇಸಿಂಗ್ಗಳಂತಹ ಕೆಲವು ಘಟಕಗಳ ಮೇಲಿನ ವಿಕಿರಣ ಹೊರೆಯನ್ನು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲು ಇದನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು.
4. ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಮೆಟ್ರಿ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ
ದಹನ ಅನಿಲ ಮಾಧ್ಯಮಕ್ಕಾಗಿ, ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯು ವಿಕಿರಣಕ್ಕೆ CO₂ ಮತ್ತು H₂O ಗಳ ಕೊಡುಗೆಯನ್ನು ಮಾದರಿ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ.
ಕ್ಷೇತ್ರ ಮಾಪನಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾಗಿಸಲು ಹಲವಾರು ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತವೆ: ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ನಕ್ಷೆಗಳಿಗಾಗಿ ಥರ್ಮಲ್ ಕ್ಯಾಮೆರಾ, ಬಿಂದು ಪರಿಶೀಲನೆಗಾಗಿ ಪೈರೋಮೀಟರ್ ಮತ್ತು ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆ ದೃಢೀಕರಣಕ್ಕಾಗಿ ಫ್ಲಕ್ಸ್ ಸಂವೇದಕ.
6. ಮಾಡೆಲಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್: ಸರಳ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳಿಂದ CFD ವರೆಗೆ
ಉಷ್ಣ ವಿಕಿರಣದ ಅಧ್ಯಯನದ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ:
– ಸರಳ ವಿಶ್ಲೇಷಣಾತ್ಮಕ ಮಾದರಿ
ಆರಂಭಿಕ ಅಂದಾಜುಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಶಾಖದ ಪೈಪ್ ಅಥವಾ ಎಂಜಿನ್ ಕವಚದ ಹೊರ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ವಿಕಿರಣ ಶಾಖದ ನಷ್ಟವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವುದು. ಈ ಮಾದರಿಯು ವೇಗವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಆಗಾಗ್ಗೆ ಸ್ಥಿರ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಸರಳ ರೇಖಾಗಣಿತದ ಊಹೆಗಳ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ.
- ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಕಿರಣ ವಿನಿಮಯದ ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ವಿಧಾನ
ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯ ಆಕಾರದ ಅಥವಾ ಸಿಲಿಂಡರಾಕಾರದ ಕುಲುಮೆಗಳಂತಹ ಸುತ್ತುವರಿದ ಸ್ಥಳಗಳಲ್ಲಿ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ನಡುವಿನ ಶಕ್ತಿ ವಿನಿಮಯವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲು ವೀಕ್ಷಣಾ ಅಂಶ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶೀಲತೆಯ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದು.
- ವಿಕಿರಣ ಮಾದರಿಯೊಂದಿಗೆ CFD
ದಹನ ಅನಿಲ ಹರಿವುಗಳು ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಸಂಕೀರ್ಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ, CFD ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. P1, ಡಿಸ್ಕ್ರೀಟ್ ಆರ್ಡಿನೇಟ್ಸ್ (DO), ಅಥವಾ ಮಾಂಟೆ ಕಾರ್ಲೊ ಮಾದರಿಗಳಂತಹ ವಿಕಿರಣ ಮಾದರಿಗಳು ಭಾಗವಹಿಸುವ ಮಾಧ್ಯಮವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾಗಿದ್ದರೂ, CFD ಗೆ ಅನಿಲ ಮತ್ತು ಕಣ ವಿಕಿರಣ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ದತ್ತಾಂಶ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಂಪ್ಯೂಟೇಶನಲ್ ಪ್ರಯತ್ನದ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ.
ಮೌಲ್ಯೀಕರಣವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ: ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ, ಮಸಿ ವಿತರಣೆ ಅಥವಾ ಅನಿಲ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಗುಣಾಂಕದಂತಹ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ವಿಚಲನಗೊಳ್ಳದಂತೆ ನೋಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಅಳತೆ ಮಾಡಿದ ಡೇಟಾದೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಬೇಕು.
7. ವಿನ್ಯಾಸದ ಪರಿಣಾಮಗಳು: ವಸ್ತುಗಳು, ಲೇಪನಗಳು ಮತ್ತು ನಿರೋಧನ
ಶಾಖ ವಿಕಿರಣ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ವಿನ್ಯಾಸ ನಿರ್ಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ನೇರ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ:
- ವಸ್ತುಗಳ ಆಯ್ಕೆ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನ ಮಿತಿಗಳು
ಸೂಪರ್ಅಲಾಯ್ಗಳು, ಸೆರಾಮಿಕ್ಗಳು ಮತ್ತು ಸಂಯೋಜಿತ ವಸ್ತುಗಳಂತಹ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ತೆವಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುತ್ತವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ವಿಕಿರಣ ಹೊರೆಗಳು ಉಷ್ಣ ಬಿರುಕುಗಳನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಇಳಿಜಾರುಗಳನ್ನು ರಚಿಸಬಹುದು.
- ಉಷ್ಣ ತಡೆಗೋಡೆ ಲೇಪನ (ಟಿಬಿಸಿ)
ಅನಿಲ ಟರ್ಬೈನ್ಗಳಲ್ಲಿನ ಟಿಬಿಸಿಗಳು ಲೋಹದ ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ದರವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಕಡಿಮೆ ವಾಹಕತೆಯ ಜೊತೆಗೆ, ಲೇಪನದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯು ವಿಕಿರಣ ಶಕ್ತಿಯ ಸಮತೋಲನದ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತದೆ.
- ನಿರೋಧನ ಮತ್ತು ವಕ್ರೀಭವನದ ಲೈನಿಂಗ್
ಕುಲುಮೆಗಳಲ್ಲಿ, ವಕ್ರೀಭವನಗಳು ಬಾಹ್ಯ ರಚನೆಗೆ ಶಾಖದ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ವಕ್ರೀಭವನ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ; ಇದು ಚಾರ್ಜ್ನ ವಿಕಿರಣ ತಾಪನಕ್ಕೆ ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ತಾಪನ ಏಕರೂಪತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ತೆರೆಯುವಿಕೆಗಳ ಮೂಲಕ ಶಾಖದ ನಷ್ಟವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವುದರೊಂದಿಗೆ ಸಮತೋಲನಗೊಳಿಸಬೇಕು.
- "ಹಾಟ್ ಸ್ಪಾಟ್" ನಿರ್ವಹಣೆ
ಅಸಮಾನ ವಿಕಿರಣ ವಿತರಣೆಯು ಗೋಡೆಗಳು ಅಥವಾ ಘಟಕಗಳ ಮೇಲೆ ಹಾಟ್ ಸ್ಪಾಟ್ಗಳನ್ನು ರಚಿಸಬಹುದು. ವಿಕಿರಣ ಹೊರೆಯನ್ನು ಸರಿದೂಗಿಸಲು ಜ್ಯಾಮಿತೀಯ ವಿನ್ಯಾಸ, ಬರ್ನರ್ ಸ್ಥಾನ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಫಲ್ಗಳು/ಪ್ರತಿಫಲಕಗಳ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
8. ಸುರಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆ
ಶಾಖ ವಿಕಿರಣವು ಸುರಕ್ಷತಾ ಸಮಸ್ಯೆಯೂ ಆಗಿದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಕಿರಣಕ್ಕೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ ಕಾರ್ಮಿಕರಿಗೆ ಅಪಾಯವಾಗಬಹುದು, ಕೇಬಲ್ಗಳು/ಉಪಕರಣಗಳಿಗೆ ಹಾನಿಯಾಗಬಹುದು ಅಥವಾ ಲೂಬ್ರಿಕಂಟ್ಗಳು ಮತ್ತು ಸೀಲ್ಗಳ ಅವನತಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಉದ್ಯಮವು ಇವುಗಳನ್ನು ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ:
- ಶಾಖ ರಕ್ಷಕ (ಶಾಖ ಕವಚ),
- ಸುರಕ್ಷಿತ ದೂರ ಮತ್ತು ನಿರೋಧನ,
- ಆವರ್ತಕ ಥರ್ಮೋಗ್ರಾಫಿಕ್ ತಪಾಸಣೆ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳು,
- ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚುವರಿ ತಾಪಮಾನ ಪತ್ತೆಯಾದರೆ ಇಂಟರ್ಲಾಕ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆ.
ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯ ಕಡೆಯಿಂದ, ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಕಿರಣವು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಆಯಾಸವನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಉಷ್ಣ ವಿಕಿರಣ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಘಟಕದ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಊಹಿಸಲು ಮತ್ತು ಸ್ಥಿತಿ-ಆಧಾರಿತ ನಿರ್ವಹಣಾ ವೇಳಾಪಟ್ಟಿಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
9. ಕೆಸಿಂಪುಲನ್
ಶಾಖ ವಿಕಿರಣವು ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಎಂಜಿನ್ಗಳಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಪ್ರಬಲವಾದ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ತಾಪಮಾನದ ಮೇಲೆ ಬಲವಾಗಿ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿದೆ (ನಾಲ್ಕನೇ ಶಕ್ತಿಗೆ). ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ, ವೀಕ್ಷಣಾ ಅಂಶ ಮತ್ತು ದಹನ ಅನಿಲಗಳು ಮತ್ತು ಕಣಗಳ ಪಾತ್ರವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ನಿಖರವಾದ ಅಧ್ಯಯನಗಳಿಗೆ ಅಡಿಪಾಯವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಪೈರೋಮೀಟರ್ಗಳು, ಥರ್ಮಲ್ ಕ್ಯಾಮೆರಾಗಳು ಮತ್ತು ಫ್ಲಕ್ಸ್ ಸಂವೇದಕಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಅಳತೆಗಳು ಉಷ್ಣ ಹೊರೆಗಳು ಮತ್ತು ವಿನ್ಯಾಸ ತಗ್ಗಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಊಹಿಸಲು ವಿಶ್ಲೇಷಣಾತ್ಮಕ ಮಾಡೆಲಿಂಗ್, ರೇಡಿಯೋಸಿಟಿ ಮತ್ತು CFD ಯನ್ನು ಪೂರೈಸುತ್ತವೆ. ಧ್ವನಿ ವಿಕಿರಣ ಅಧ್ಯಯನಗಳೊಂದಿಗೆ, ಕೈಗಾರಿಕೆಗಳು ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು, ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಮತ್ತು ತೀವ್ರ ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಎಂಜಿನ್ ಘಟಕಗಳ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದು.
ನೀವು ಬಯಸಿದರೆ, ನಾನು ಈ ಲೇಖನವನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಯಂತ್ರದ ಸಂದರ್ಭಕ್ಕೆ (ಉದಾ. ಗ್ಯಾಸ್ ಟರ್ಬೈನ್, ಉಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರ ಬಾಯ್ಲರ್, ಕರಗಿಸುವ ಕುಲುಮೆ ಅಥವಾ ಗೂಡು) ಸರಳ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದ ಉದಾಹರಣೆಗಳು ಮತ್ತು ಗ್ರಂಥಸೂಚಿಯೊಂದಿಗೆ ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು.
