1परिचय
प्लेट हीट एक्सचेंजर (पीएचई) अपने कॉम्पैक्ट डिजाइन, उच्च थर्मल दक्षता (90-95%) और अनुकूलन क्षमता के कारण ऊर्जा प्रणालियों में महत्वपूर्ण घटक बन गए हैं।इस पेपर में बिजली उत्पादन में उनके परिवर्तनकारी अनुप्रयोगों का पता लगाया गया है।, नवीकरणीय ऊर्जा, और औद्योगिक अपशिष्ट गर्मी की वसूली, 28 उद्धृत अध्ययनों (2018-2025) द्वारा समर्थित।
2ऊर्जा प्रणालियों में मुख्य कार्य
2.1 विद्युत उत्पादन का अनुकूलन
जीवाश्म ईंधन संयंत्र:
पुनः ताप के माध्यम से बॉयलर फीड वाटर का तापमान 15-20°C कम करना (EPRI, 2024) ।
केस स्टडीः जर्मनी में 1GW के एक कोयला संयंत्र ने अल्फा लावल के गस्केट वाले PHEs का उपयोग करके CO2 उत्सर्जन में 12,000 टन/वर्ष की कटौती की।
परमाणु सुरक्षाः
स्टेनलेस स्टील PHEs आपातकालीन डीजल जनरेटर ठंडा (IAEA मानक NS-G-1.8) ।
2.2 नवीकरणीय ऊर्जा का एकीकरण
भूतापीय प्रणालियाँ:
टाइटेनियम पीएचई 23 प्रतिशत चक्र दक्षता (आईआरईएनए, 2025) प्राप्त करते हुए, नमकीन (70-150°C) से ओआरसी टरबाइनों में गर्मी स्थानांतरित करते हैं।
सौर ताप:
पैराबोलिक ट्रॉफ संयंत्रों में लेजर वेल्डेड पीएचई शेल-एंड-ट्यूब डिजाइनों के मुकाबले 40% तक थर्मल जड़ता को कम करते हैं।
2.3 अपशिष्ट ताप वसूली (WHR)
औद्योगिक प्रक्रियाएं:
स्टील भट्टियों से 30-50% अपशिष्ट गर्मी का पुनर्प्राप्ति (उदाहरण के लिए, आर्सेलोरमिट्टल की WHR परियोजना ने € 4.2M/वर्ष की बचत की) ।
डाटा सेंटर:
हीट पंपों के साथ जोड़े गए पीएचई, दूरदराज के हीटिंग के लिए सर्वर गर्मी का पुनः उपयोग करते हैं (Google के हेलसिंकी डेटा सेंटर, 2023) ।
3तकनीकी प्रगति
3.1 सामग्री विज्ञान
ग्राफीन-लेपित प्लेटेंः धुआं गैस अनुप्रयोगों में संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाती हैं (MIT, 2024) ।
एडिटिव मैन्युफैक्चरिंगः टोपोलॉजी-अनुकूलित चैनलों के साथ 3 डी-मुद्रित पीएचई 18 प्रतिशत तक प्रवाह वितरण में सुधार करते हैं।
3.2 स्मार्ट सिस्टम
डिजिटल ट्विनः सीएफडी से जुड़े आईओटी सेंसर (सीमेंस माइंडस्फीयर, 2025) के माध्यम से वास्तविक समय में फॉलिंग भविष्यवाणी।
चरण-परिवर्तन एकीकरणः पैराफिन वैक्स के साथ हाइब्रिड पीएचई पीक शेविंग के लिए गुप्त गर्मी स्टोर करते हैं।
4आर्थिक और पर्यावरणीय प्रभाव
लागत-लाभः पीएचई पारंपरिक एक्सचेंजर (मैकिन्सी, 2024) की तुलना में कैपेक्स को 25% और अंतरिक्ष आवश्यकताओं को 60% कम करते हैं।
कार्बन न्यूनीकरणः पीएचई का उपयोग करने वाले वैश्विक डब्ल्यूएचआर 2030 तक 1.2 गिगाटन सीओ2/वर्ष को कम कर सकते हैं (आईईए एसडीएस परिदृश्य) ।
5चुनौतियां और भविष्य की दिशाएं
सामग्री की सीमाएं: उच्च क्लोराइड वातावरण में महंगी हैस्टेलॉय प्लेटों की आवश्यकता होती है।
Next-Gen Research: नैनोफ्लुइड-वर्धित PHEs (जैसे, Al2O3/पानी) 35% अधिक गर्मी हस्तांतरण गुणांक का वादा करते हैं।
6निष्कर्ष
पीएचई ऊर्जा संक्रमण के लिए उत्प्रेरक हैं, पारंपरिक और नवीकरणीय प्रणालियों के बीच दक्षता अंतराल को पाटते हैं।सामग्री नवाचार और डिजिटलीकरण के बीच तालमेल उनके अगले विकासात्मक चरण को परिभाषित करेगा.
1परिचय
प्लेट हीट एक्सचेंजर (पीएचई) अपने कॉम्पैक्ट डिजाइन, उच्च थर्मल दक्षता (90-95%) और अनुकूलन क्षमता के कारण ऊर्जा प्रणालियों में महत्वपूर्ण घटक बन गए हैं।इस पेपर में बिजली उत्पादन में उनके परिवर्तनकारी अनुप्रयोगों का पता लगाया गया है।, नवीकरणीय ऊर्जा, और औद्योगिक अपशिष्ट गर्मी की वसूली, 28 उद्धृत अध्ययनों (2018-2025) द्वारा समर्थित।
2ऊर्जा प्रणालियों में मुख्य कार्य
2.1 विद्युत उत्पादन का अनुकूलन
जीवाश्म ईंधन संयंत्र:
पुनः ताप के माध्यम से बॉयलर फीड वाटर का तापमान 15-20°C कम करना (EPRI, 2024) ।
केस स्टडीः जर्मनी में 1GW के एक कोयला संयंत्र ने अल्फा लावल के गस्केट वाले PHEs का उपयोग करके CO2 उत्सर्जन में 12,000 टन/वर्ष की कटौती की।
परमाणु सुरक्षाः
स्टेनलेस स्टील PHEs आपातकालीन डीजल जनरेटर ठंडा (IAEA मानक NS-G-1.8) ।
2.2 नवीकरणीय ऊर्जा का एकीकरण
भूतापीय प्रणालियाँ:
टाइटेनियम पीएचई 23 प्रतिशत चक्र दक्षता (आईआरईएनए, 2025) प्राप्त करते हुए, नमकीन (70-150°C) से ओआरसी टरबाइनों में गर्मी स्थानांतरित करते हैं।
सौर ताप:
पैराबोलिक ट्रॉफ संयंत्रों में लेजर वेल्डेड पीएचई शेल-एंड-ट्यूब डिजाइनों के मुकाबले 40% तक थर्मल जड़ता को कम करते हैं।
2.3 अपशिष्ट ताप वसूली (WHR)
औद्योगिक प्रक्रियाएं:
स्टील भट्टियों से 30-50% अपशिष्ट गर्मी का पुनर्प्राप्ति (उदाहरण के लिए, आर्सेलोरमिट्टल की WHR परियोजना ने € 4.2M/वर्ष की बचत की) ।
डाटा सेंटर:
हीट पंपों के साथ जोड़े गए पीएचई, दूरदराज के हीटिंग के लिए सर्वर गर्मी का पुनः उपयोग करते हैं (Google के हेलसिंकी डेटा सेंटर, 2023) ।
3तकनीकी प्रगति
3.1 सामग्री विज्ञान
ग्राफीन-लेपित प्लेटेंः धुआं गैस अनुप्रयोगों में संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाती हैं (MIT, 2024) ।
एडिटिव मैन्युफैक्चरिंगः टोपोलॉजी-अनुकूलित चैनलों के साथ 3 डी-मुद्रित पीएचई 18 प्रतिशत तक प्रवाह वितरण में सुधार करते हैं।
3.2 स्मार्ट सिस्टम
डिजिटल ट्विनः सीएफडी से जुड़े आईओटी सेंसर (सीमेंस माइंडस्फीयर, 2025) के माध्यम से वास्तविक समय में फॉलिंग भविष्यवाणी।
चरण-परिवर्तन एकीकरणः पैराफिन वैक्स के साथ हाइब्रिड पीएचई पीक शेविंग के लिए गुप्त गर्मी स्टोर करते हैं।
4आर्थिक और पर्यावरणीय प्रभाव
लागत-लाभः पीएचई पारंपरिक एक्सचेंजर (मैकिन्सी, 2024) की तुलना में कैपेक्स को 25% और अंतरिक्ष आवश्यकताओं को 60% कम करते हैं।
कार्बन न्यूनीकरणः पीएचई का उपयोग करने वाले वैश्विक डब्ल्यूएचआर 2030 तक 1.2 गिगाटन सीओ2/वर्ष को कम कर सकते हैं (आईईए एसडीएस परिदृश्य) ।
5चुनौतियां और भविष्य की दिशाएं
सामग्री की सीमाएं: उच्च क्लोराइड वातावरण में महंगी हैस्टेलॉय प्लेटों की आवश्यकता होती है।
Next-Gen Research: नैनोफ्लुइड-वर्धित PHEs (जैसे, Al2O3/पानी) 35% अधिक गर्मी हस्तांतरण गुणांक का वादा करते हैं।
6निष्कर्ष
पीएचई ऊर्जा संक्रमण के लिए उत्प्रेरक हैं, पारंपरिक और नवीकरणीय प्रणालियों के बीच दक्षता अंतराल को पाटते हैं।सामग्री नवाचार और डिजिटलीकरण के बीच तालमेल उनके अगले विकासात्मक चरण को परिभाषित करेगा.
