औद्योगिक गैस प्रसंस्करण उपकरण, विशेष रूप से नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और आर्गन के उत्पादन के लिए उपयोग की जाने वाली वायु पृथक्करण इकाइयों को विशेष हीटिंग तत्वों की आवश्यकता होती है जो उच्च दबाव, निम्न तापमान और संभावित विस्फोटक वातावरण में काम करने में सक्षम होते हैं। ये अनुप्रयोग हीटरों को यांत्रिक तनाव और थर्मल साइक्लिंग स्थितियों के अधीन करते हैं जो विशिष्ट औद्योगिक आवश्यकताओं से अधिक होते हैं, जिससे मजबूत निर्माण और व्यापक सत्यापन परीक्षण की आवश्यकता होती है।
वायु पृथक्करण उपकरण बेहद कम तापमान पर संचालित होते हैं, जो अक्सर क्रायोजेनिक स्थितियों के करीब पहुंचते हैं, जबकि पुनर्जनन चक्र या प्रीहीटिंग कार्यों के लिए हीटिंग तत्वों की आवश्यकता होती है। परिवेश और क्रायोजेनिक तापमान के बीच साइकिल चलाने से होने वाला थर्मल झटका अंतर संकुचन दर के कारण हीटर सामग्री पर गंभीर तनाव पैदा करता है। मानक कार्ट्रिज हीटर कुछ चक्रों तक जीवित रह सकते हैं, लेकिन वायु पृथक्करण अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से कम तापमान की कठोरता और थर्मल शॉक प्रतिरोध के लिए चयनित सामग्रियों के साथ विशेष निर्माण की आवश्यकता होती है।
क्रायोजेनिक उपकरण निर्माण के अनुभव के आधार पर, ठंड और गर्म स्थितियों के बीच संक्रमण किसी भी चरम पर स्थिर अवस्था में संचालन की तुलना में अधिक हानिकारक साबित होता है। पुनर्जनन चक्रों के दौरान हीटरों को तेजी से तापमान परिवर्तन का सामना करना पड़ता है, जहां परिवेशी वायु या गर्म गैस पहले से क्रायोजेनिक तापमान तक ठंडा किए गए तत्वों में प्रवाहित होती है। परिणामी थर्मल ग्रेडिएंट आंतरिक कनेक्शन, शीथ सामग्री और सील पर इस तरह से दबाव डालते हैं कि स्थैतिक परीक्षण दोहराया नहीं जा सकता है, जिसके लिए विशेष सत्यापन प्रोटोकॉल की आवश्यकता होती है।
दरअसल, वायु पृथक्करण हीटिंग और मानक औद्योगिक अनुप्रयोगों के बीच तुलना से सुरक्षा आवश्यकताओं में महत्वपूर्ण अंतर का पता चलता है। वायु पृथक्करण इकाइयाँ बड़ी मात्रा में ऑक्सीजन समृद्ध या शुद्ध ऑक्सीजन वातावरण को संभालती हैं जहाँ मानक विद्युत घटक आग या विस्फोट का खतरा पैदा करते हैं। इन अनुप्रयोगों के लिए हीटरों को विशेष डिज़ाइन की आवश्यकता होती है जो चिंगारी की क्षमता को खत्म करते हैं और गलती की स्थिति में भी सतह के तापमान को इग्निशन थ्रेशोल्ड से नीचे सीमित करते हैं। सामग्री के चयन में ऑक्सीजन अनुकूलता को ध्यान में रखना चाहिए, उन सामग्रियों से बचना चाहिए जो समृद्ध वातावरण में दहन को प्रज्वलित या फैला सकती हैं।
दबाव वाहिकाओं या उच्च दबाव वाली गैस लाइनों में स्थापित हीटरों के लिए अधिक दबाव का परीक्षण महत्वपूर्ण हो जाता है। मानक कार्ट्रिज हीटर मध्यम दबाव सहन कर सकते हैं, लेकिन वायु पृथक्करण अनुप्रयोगों में अक्सर 50 बार से अधिक दबाव शामिल होता है। हीटर शीथ को विरूपण के बिना इन दबावों का सामना करना होगा जो आंतरिक इन्सुलेशन से समझौता करेगा या सुरक्षा खतरे पैदा करेगा। हाइड्रोस्टैटिक परीक्षण और हीलियम रिसाव परीक्षण क्षेत्र स्थापना से पहले दबाव अखंडता को सत्यापित करते हैं।
हीटर की सतहों पर प्रवाह वितरण गैस हीटिंग अनुप्रयोगों में प्रदर्शन को प्रभावित करता है। तरल हीटिंग के विपरीत जहां संवहन हावी होता है, गैस हीटिंग अक्सर मजबूर प्रवाह पर निर्भर करता है जो असमान वेग प्रोफाइल बनाता है। कम प्रवाह वाले क्षेत्रों में हॉट स्पॉट विकसित होते हैं जबकि उच्च वेग वाले क्षेत्रों में अत्यधिक ठंडक का अनुभव होता है। हीटर स्पेसिंग और फ्लो बफ़लिंग को सभी हीटिंग तत्वों में गैस को समान रूप से वितरित करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए, जिससे स्थानीयकृत ओवरहीटिंग को रोका जा सके जिससे सेवा जीवन कम हो जाए।
क्रायोजेनिक गैस उत्पादन में सामग्री की शुद्धता की आवश्यकताएं हीटर निर्माण से संदूषण के जोखिम को सीमित करती हैं। कार्बनिक सील या सतह के दूषित पदार्थों से निकलने वाली गैसें क्रायोजेनिक वर्गों में जम सकती हैं, प्रवाह पथ को अवरुद्ध कर सकती हैं या उत्पाद गैसों को दूषित कर सकती हैं। विशिष्ट सफाई प्रक्रियाएं और सामग्री चयन यह सुनिश्चित करते हैं कि हीटर खाद्य ग्रेड या मेडिकल ग्रेड गैस उत्पादन अनुप्रयोगों के लिए स्वच्छता मानकों को पूरा करते हैं।
