चार-तरफ़ा कनेक्टर्स के लिए सबसे आम आंतरिक प्रवाह चैनल ज्यामिति क्या हैं?

I. 4-वे टी फिटिंग की परिभाषा और मानक ज्यामितीय विन्यास

द 4-वे टी फिटिंग , जिसे आमतौर पर क्रॉस के रूप में जाना जाता है, पाइपिंग सिस्टम में एक महत्वपूर्ण घटक है। यह तरल पदार्थ को चार अलग-अलग दिशाओं में वितरित करने, एकत्र करने या मोड़ने की अनुमति देता है। सर्वव्यापी 3-वे टी की तुलना में, 4-वे कॉन्फ़िगरेशन एक अतिरिक्त शाखा पथ प्रदान करता है, जिसका उपयोग आमतौर पर मल्टी-पॉइंट वितरण या रिटर्न की आवश्यकता वाले जटिल नेटवर्क लेआउट में किया जाता है।

द most fundamental and common internal flow channel geometry for a 4-Way Tee is the Standard Orthogonal Cross Configuration.

द core characteristics of this structure include:

1. चार समान आकार के बंदरगाह: आमतौर पर, सभी चार बंदरगाह समान नाममात्र व्यास (डीएन) साझा करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप "समान क्रॉस" होता है।

2. ऑर्थोगोनल लेआउट: सभी चार बंदरगाहों की केंद्र रेखाएं एक ही विमान में स्थित हैं और परस्पर लंबवत हैं, जिससे एक आदर्श बनता है 90∘ प्रतिच्छेदन कोण.

3. सेंट्रल मिक्सिंग चैंबर: चार प्रवाह चैनल फिटिंग के ज्यामितीय केंद्र में एक एकल कक्ष में परिवर्तित होते हैं।

जबकि मानक ऑर्थोगोनल संरचना प्रचलित है, एक पेशेवर द्रव गतिशीलता परिप्रेक्ष्य इस बात पर प्रकाश डालता है कि आंतरिक प्रवाह चैनल ज्यामिति में सूक्ष्म अंतर, विशेष रूप से किनारे के उपचार और संक्रमण क्षेत्रों से संबंधित, समग्र सिस्टम प्रदर्शन के लिए महत्वपूर्ण हैं।

द्वितीय. मानक क्रॉस संरचना की हाइड्रोडायनामिक चुनौतियाँ

हालाँकि मानक ऑर्थोगोनल क्रॉस ज्योमेट्री निर्माण के लिए सबसे सरल है, यह मुख्य रूप से दो प्रमुख क्षेत्रों में द्रव प्रबंधन में अंतर्निहित चुनौतियाँ प्रस्तुत करता है:

2.1 दबाव हानि और ऊर्जा अपव्यय

जब द्रव 4-वे टी के केंद्रीय अभिसरण कक्ष से गुजरता है, तो अचानक विस्तार, संकुचन, या प्रवाह दिशा में तेज परिवर्तन महत्वपूर्ण मामूली हानि उत्पन्न करता है। यह प्रतिरोध दबाव ड्रॉप के रूप में प्रकट होता है ( ΔP ) और यह द्रव ऊर्जा के ऊष्मा के रूप में नष्ट होने का परिणाम है।

मानक क्रॉस कॉन्फ़िगरेशन में, केंद्रीय क्षेत्र वह होता है जहां तरल पदार्थ हिंसक रूप से परस्पर क्रिया करते हैं। विपरीत दिशाओं से आने वाले तरल पदार्थ सीधे टकरा सकते हैं, जिससे उच्च-ऊर्जा ठहराव बिंदु बन सकते हैं। इसके साथ ही, जैसे ही तरल पदार्थ शाखा पाइपों में बदल जाता है, प्रवाह पृथक्करण होता है, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर शाखा की आंतरिक दीवार के साथ बड़े भंवर या पुनरावर्तन क्षेत्र बन जाते हैं। ये भंवर ऊर्जा की खपत करते हैं और प्रभावी प्रवाह क्षेत्र को कम करते हैं।

द Minor Loss Coefficient ( के ) इस प्रदर्शन हानि को मापने के लिए उपयोग किया जाने वाला महत्वपूर्ण पैरामीटर है, जो सीधे पंप या कंप्रेसर के आकार और ऊर्जा खपत को प्रभावित करता है।

2.2 अशांति, कटाव और संक्षारण

द combination of sharp 90∘ मोड़ और केंद्रीय टकराव उच्च स्तर की अशांति की ओर ले जाता है। उच्च तीव्रता की अशांति के दो गंभीर परिणाम हो सकते हैं:

• त्वरित क्षरण: विशेष रूप से निलंबित ठोस पदार्थों (जैसे, रेत, उत्प्रेरक पाउडर) या गैस बुलबुले वाले तरल पदार्थों में, उच्च अशांति के कारण कण उच्च वेग से फिटिंग की आंतरिक दीवार को प्रभावित करते हैं। यह घिसाव शाखा प्रवेश द्वारों पर सबसे अधिक स्पष्ट होता है जहां प्रवाह तेजी से मुड़ता है।

• प्रवाह त्वरित संक्षारण (एफएसी): कुछ रासायनिक मीडिया (उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन युक्त पानी, अमाइन समाधान) के लिए, उच्च प्रवाह दर और अशांति पाइप की सुरक्षात्मक या निष्क्रिय परतों को बाधित कर सकती है, जिससे धातु सामग्री की संक्षारण दर में काफी तेजी आ सकती है।

तृतीय. अनुकूलित ज्यामिति: फ़िललेट्स और स्मूथ ट्रांज़िशन

मानक ज्यामिति द्वारा उत्पन्न चुनौतियों को कम करने के लिए, उच्च-प्रदर्शन या महत्वपूर्ण अनुप्रयोग अक्सर अनुकूलित आंतरिक प्रवाह चैनल डिज़ाइन का उपयोग करते हैं, जो मुख्य रूप से संक्रमण क्षेत्रों को सुचारू करने पर ध्यान केंद्रित करते हैं:

3.1 फ़िलेटिंग उपचार

द most common optimization technique is the introduction of Radii or Fillets. Smooth, rounded curves are used instead of sharp 90∘ जंक्शन पर कोने जहां चार शाखा चैनल केंद्रीय कक्ष से मिलते हैं।

• कार्य: फ़िललेट्स तरल पदार्थ के घूमने पर प्रवाह पृथक्करण की घटना को काफी कम कर देते हैं, जिससे बड़े भंवरों के गठन को प्रभावी ढंग से दबा दिया जाता है। वे प्रवाह की गतिशीलता को तात्कालिक तीव्र परिवर्तन से प्रगतिशील में बदल देते हैं, जिससे मामूली हानि गुणांक कम हो जाता है ( के ) और फिटिंग के अंदर अधिकतम कतरनी तनाव।

• प्रभाव: उचित आकार के फ़िललेट्स के साथ डिज़ाइन की गई 4-वे टी आमतौर पर एक मानक तेज-कोने वाले क्रॉस की तुलना में 10% से 30% तक दबाव में कमी दिखा सकती है, विशेष रूप से उच्च रेनॉल्ड्स संख्या, अशांत प्रवाह स्थितियों के तहत।

3.2 विशिष्ट संरचनाएँ: प्रवाह नियंत्रण और अनुकूलन

जबकि 4-वे टीज़ में कोहनी में पाए जाने वाले स्पष्ट शॉर्ट रेडियस/लॉन्ग रेडियस वर्गीकरण नहीं होते हैं, डिजाइनर अत्यधिक अनुकूलित अनुप्रयोगों में गैर-ऑर्थोगोनल या असममित प्रवाह चैनल ज्यामिति पेश कर सकते हैं, जैसे कि अत्यधिक कुशल मिश्रण या पृथक्करण के लिए।

उदाहरण के लिए, मिश्रण अनुप्रयोगों में, सीधे टकराव को रोकने के लिए डिज़ाइन दो विरोधी चैनलों को थोड़ा ऑफसेट कर सकता है। यह एक घूमता हुआ प्रवाह क्षेत्र के निर्माण को प्रोत्साहित करता है, जिससे तरल पदार्थों के तेजी से और समान मिश्रण को बढ़ावा मिलता है।

3.3 पंक्तिबद्ध टीज़ के लिए ज्यामितीय विचार

अत्यधिक संक्षारक मीडिया (जैसे, हाइड्रोक्लोरिक एसिड, सल्फ्यूरिक एसिड) के लिए, 4-वे टीज़ अक्सर पॉलिमर अस्तर (जैसे पीटीएफई या पीएफए) के साथ स्टील बॉडी का उपयोग करते हैं। इन मामलों में, आंतरिक प्रवाह चैनल ज्यामिति को अस्तर की मोटाई से परिभाषित किया जाता है। अस्तर प्रक्रिया अनिवार्य करती है कि प्रवाह चैनल के किनारे असाधारण रूप से चिकने और गोल हों ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि पॉलिमर लाइनर सभी कोनों पर समान रूप से और पूरी तरह से चिपक जाए। यह लाइनर को पतला होने या तेज किनारों पर तनाव एकाग्रता का अनुभव करने से रोकता है, जिससे लाइनर विफलता और मीडिया रिसाव हो सकता है।