ভূমিকাউৎপাদন

ক্রায়োজেনিক প্রযুক্তির বিকাশের সাথে সাথে, ক্রায়োজেনিক তরল পণ্যসমূহ জাতীয় অর্থনীতি, জাতীয় প্রতিরক্ষা এবং বৈজ্ঞানিক গবেষণার মতো অনেক ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে আসছে। ক্রায়োজেনিক তরলের প্রয়োগ নির্ভর করে এর কার্যকর ও নিরাপদ সংরক্ষণ এবং পরিবহনের উপর, এবং এই তরলের পাইপলাইন সঞ্চালন সংরক্ষণ ও পরিবহনের সম্পূর্ণ প্রক্রিয়া জুড়ে চলে। তাই, ক্রায়োজেনিক তরলের পাইপলাইন সঞ্চালনের নিরাপত্তা ও কার্যকারিতা নিশ্চিত করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। ক্রায়োজেনিক তরল সঞ্চালনের জন্য, সঞ্চালনের পূর্বে পাইপলাইনের গ্যাস প্রতিস্থাপন করা আবশ্যক, অন্যথায় এটি পরিচালনগত ব্যর্থতার কারণ হতে পারে। প্রি-কুলিং প্রক্রিয়াটি ক্রায়োজেনিক তরল পণ্য পরিবহনের একটি অপরিহার্য ধাপ। এই প্রক্রিয়াটি পাইপলাইনে তীব্র চাপের অভিঘাত এবং অন্যান্য নেতিবাচক প্রভাব সৃষ্টি করে। এছাড়াও, উল্লম্ব পাইপলাইনে গিজারের মতো প্রবাহ এবং সিস্টেম পরিচালনার অস্থিতিশীল ঘটনা, যেমন—অন্ধ শাখা পাইপ ভর্তি হয়ে যাওয়া, নির্দিষ্ট সময় পর পানি নিষ্কাশনের পর ভর্তি হয়ে যাওয়া এবং ভালভ খোলার পর এয়ার চেম্বার ভর্তি হয়ে যাওয়া—সরঞ্জাম ও পাইপলাইনের উপর বিভিন্ন মাত্রার প্রতিকূল প্রভাব ফেলে। এই প্রেক্ষাপটে, এই গবেষণাপত্রটি উপরোক্ত সমস্যাগুলোর উপর কিছু গভীর বিশ্লেষণ করেছে এবং এই বিশ্লেষণের মাধ্যমে একটি সমাধান খুঁজে বের করার আশা রাখে।

সঞ্চালনের পূর্বে লাইনে গ্যাসের স্থানচ্যুতি

ক্রায়োজেনিক প্রযুক্তির বিকাশের সাথে সাথে, ক্রায়োজেনিক তরল পণ্যসমূহ জাতীয় অর্থনীতি, জাতীয় প্রতিরক্ষা এবং বৈজ্ঞানিক গবেষণার মতো অনেক ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে আসছে। ক্রায়োজেনিক তরলের প্রয়োগ নির্ভর করে এর কার্যকর ও নিরাপদ সংরক্ষণ এবং পরিবহনের উপর, এবং এই তরলের পাইপলাইন সঞ্চালন সংরক্ষণ ও পরিবহনের সম্পূর্ণ প্রক্রিয়া জুড়ে চলে। তাই, ক্রায়োজেনিক তরলের পাইপলাইন সঞ্চালনের নিরাপত্তা ও কার্যকারিতা নিশ্চিত করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। ক্রায়োজেনিক তরল সঞ্চালনের জন্য, সঞ্চালনের পূর্বে পাইপলাইনের গ্যাস প্রতিস্থাপন করা আবশ্যক, অন্যথায় এটি পরিচালনগত ব্যর্থতার কারণ হতে পারে। প্রি-কুলিং প্রক্রিয়াটি ক্রায়োজেনিক তরল পণ্য পরিবহনের একটি অপরিহার্য ধাপ। এই প্রক্রিয়াটি পাইপলাইনে তীব্র চাপের অভিঘাত এবং অন্যান্য নেতিবাচক প্রভাব সৃষ্টি করে। এছাড়াও, উল্লম্ব পাইপলাইনে গিজারের মতো প্রবাহ এবং সিস্টেম পরিচালনার অস্থিতিশীল ঘটনা, যেমন—অন্ধ শাখা পাইপ ভর্তি হয়ে যাওয়া, নির্দিষ্ট সময় পর পানি নিষ্কাশনের পর ভর্তি হয়ে যাওয়া এবং ভালভ খোলার পর এয়ার চেম্বার ভর্তি হয়ে যাওয়া—সরঞ্জাম ও পাইপলাইনের উপর বিভিন্ন মাত্রার প্রতিকূল প্রভাব ফেলে। এই প্রেক্ষাপটে, এই গবেষণাপত্রটি উপরোক্ত সমস্যাগুলোর উপর কিছু গভীর বিশ্লেষণ করেছে এবং এই বিশ্লেষণের মাধ্যমে একটি সমাধান খুঁজে বের করার আশা রাখে।

পাইপলাইনের প্রাক-শীতলীকরণ প্রক্রিয়া

ক্রায়োজেনিক তরল পাইপলাইনের মাধ্যমে পরিবহনের সম্পূর্ণ প্রক্রিয়ায়, একটি স্থিতিশীল পরিবহন অবস্থা প্রতিষ্ঠার আগে, একটি প্রাক-শীতলীকরণ এবং উষ্ণ পাইপিং সিস্টেম ও গ্রহণকারী সরঞ্জামের প্রক্রিয়া থাকে, যা হলো প্রাক-শীতলীকরণ প্রক্রিয়া। এই প্রক্রিয়ায়, পাইপলাইন এবং গ্রহণকারী সরঞ্জামকে উল্লেখযোগ্য সংকোচন চাপ এবং অভিঘাত চাপ সহ্য করতে হয়, তাই এটি নিয়ন্ত্রণ করা উচিত।

চলুন প্রক্রিয়াটির বিশ্লেষণ দিয়ে শুরু করা যাক।

সম্পূর্ণ প্রিকুলিং প্রক্রিয়াটি একটি তীব্র বাষ্পীভবন প্রক্রিয়া দিয়ে শুরু হয় এবং তারপর দ্বি-দশা প্রবাহ দেখা দেয়। অবশেষে, সিস্টেমটি সম্পূর্ণরূপে শীতল হওয়ার পর এক-দশা প্রবাহ দেখা দেয়। প্রিকুলিং প্রক্রিয়ার শুরুতে, দেয়ালের তাপমাত্রা ক্রায়োজেনিক তরলের সম্পৃক্ত তাপমাত্রাকে সুস্পষ্টভাবে অতিক্রম করে, এমনকি ক্রায়োজেনিক তরলের ঊর্ধ্বসীমার তাপমাত্রা—অর্থাৎ চূড়ান্ত অতি-উত্তাপ তাপমাত্রাকেও—অতিক্রম করে। তাপ স্থানান্তরের কারণে, টিউবের দেয়ালের কাছাকাছি থাকা তরল উত্তপ্ত হয় এবং তাৎক্ষণিকভাবে বাষ্পীভূত হয়ে একটি বাষ্পীয় স্তর তৈরি করে, যা টিউবের দেয়ালকে সম্পূর্ণরূপে ঘিরে ফেলে, অর্থাৎ ফিল্ম বয়েলিং ঘটে। এরপর, প্রিকুলিং প্রক্রিয়ার সাথে সাথে, টিউবের দেয়ালের তাপমাত্রা ধীরে ধীরে সীমা অতি-উত্তাপ তাপমাত্রার নিচে নেমে আসে এবং তখন ট্রানজিশন বয়েলিং ও বাবল বয়েলিং-এর জন্য অনুকূল পরিস্থিতি তৈরি হয়। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন চাপের ব্যাপক ওঠানামা ঘটে। যখন প্রিকুলিং একটি নির্দিষ্ট পর্যায়ে পৌঁছায়, তখন পাইপলাইনের তাপ ধারণ ক্ষমতা এবং পরিবেশের তাপ অনুপ্রবেশ ক্রায়োজেনিক তরলকে সম্পৃক্ত তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করতে পারে না এবং এক-দশা প্রবাহের অবস্থা দেখা দেয়।

তীব্র বাষ্পীভবন প্রক্রিয়ায়, নাটকীয় প্রবাহ এবং চাপের ওঠানামা তৈরি হবে। চাপের ওঠানামার পুরো প্রক্রিয়ায়, ক্রায়োজেনিক তরল সরাসরি গরম পাইপে প্রবেশ করার পর প্রথমবারের মতো যে সর্বোচ্চ চাপ তৈরি হয়, তার বিস্তারই পুরো চাপ ওঠানামা প্রক্রিয়ার মধ্যে সর্বোচ্চ থাকে এবং এই চাপ তরঙ্গের মাধ্যমে সিস্টেমের চাপ ধারণ ক্ষমতা যাচাই করা যায়। তাই, সাধারণত শুধু প্রথম চাপ তরঙ্গটিই অধ্যয়ন করা হয়।

ভালভ খোলার পর, চাপের পার্থক্যের প্রভাবে ক্রায়োজেনিক তরল দ্রুত পাইপলাইনে প্রবেশ করে এবং বাষ্পীভবনের ফলে সৃষ্ট বাষ্পীয় স্তরটি তরলকে পাইপের দেয়াল থেকে আলাদা করে একটি সমকেন্দ্রিক অক্ষীয় প্রবাহ তৈরি করে। যেহেতু বাষ্পের প্রতিরোধ সহগ খুব কম, তাই ক্রায়োজেনিক তরলের প্রবাহের হার খুব বেশি হয়। সামনের দিকে অগ্রসর হওয়ার সাথে সাথে, তাপ শোষণের কারণে তরলের তাপমাত্রা ধীরে ধীরে বাড়তে থাকে, ফলস্বরূপ, পাইপলাইনের চাপ বৃদ্ধি পায় এবং পূরণের গতি কমে যায়। যদি পাইপটি যথেষ্ট দীর্ঘ হয়, তবে তরলের তাপমাত্রা কোনো এক পর্যায়ে অবশ্যই সম্পৃক্ত অবস্থায় পৌঁছাবে, যে মুহূর্তে তরলের অগ্রসর হওয়া থেমে যায়। পাইপের দেয়াল থেকে ক্রায়োজেনিক তরলে আসা সমস্ত তাপ বাষ্পীভবনের জন্য ব্যবহৃত হয়, এই সময়ে বাষ্পীভবনের গতি ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি পায় এবং পাইপলাইনের চাপও বেড়ে যায়, যা প্রবেশ পথের চাপের ১.৫ থেকে ২ গুণ পর্যন্ত হতে পারে। চাপের পার্থক্যের প্রভাবে, তরলের একটি অংশ ক্রায়োজেনিক তরল সংরক্ষণ ট্যাঙ্কে ফিরে যায়, যার ফলে বাষ্প তৈরির গতি কমে যায়। যেহেতু উৎপন্ন বাষ্পের একটি অংশ পাইপের আউটলেট দিয়ে বেরিয়ে যায়, তাই পাইপের চাপ কমে যায়। কিছু সময় পর, পাইপলাইনটি পুনরায় তরলকে চাপের পার্থক্যের অবস্থায় ফিরিয়ে আনে এবং এই ঘটনাটি আবার ঘটতে থাকে, যা বারবার পুনরাবৃত্তি হয়। তবে, পরবর্তী প্রক্রিয়ায়, পাইপের ভেতরে একটি নির্দিষ্ট চাপ এবং তরলের একটি অংশ থাকার কারণে, নতুন তরলের জন্য সৃষ্ট চাপের বৃদ্ধি সামান্য হয়, ফলে চাপের সর্বোচ্চ মান প্রথম সর্বোচ্চ মানের চেয়ে কম হয়।

প্রিকুলিং-এর সম্পূর্ণ প্রক্রিয়ায়, সিস্টেমটিকে শুধু একটি বড় চাপ তরঙ্গের প্রভাবই নয়, বরং ঠান্ডার কারণে সৃষ্ট একটি বড় সংকোচন পীড়নও সহ্য করতে হয়। এই দুটির সম্মিলিত ক্রিয়ার ফলে সিস্টেমটির কাঠামোগত ক্ষতি হতে পারে, তাই এটি নিয়ন্ত্রণের জন্য প্রয়োজনীয় ব্যবস্থা গ্রহণ করা উচিত।

যেহেতু প্রিকুলিং ফ্লো রেট সরাসরি প্রিকুলিং প্রক্রিয়া এবং কোল্ড শ্রিঙ্কেজ স্ট্রেসের পরিমাণকে প্রভাবিত করে, তাই প্রিকুলিং ফ্লো রেট নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে প্রিকুলিং প্রক্রিয়াকে নিয়ন্ত্রণ করা যায়। প্রিকুলিং ফ্লো রেট নির্বাচনের যুক্তিসঙ্গত নীতি হলো, সরঞ্জাম এবং পাইপলাইনের চাপের ওঠানামা ও কোল্ড শ্রিঙ্কেজ স্ট্রেস যেন অনুমোদিত সীমা অতিক্রম না করে, তা নিশ্চিত করার শর্তে একটি বৃহত্তর প্রিকুলিং ফ্লো রেট ব্যবহার করে প্রিকুলিং-এর সময় সংক্ষিপ্ত করা। যদি প্রিকুলিং ফ্লো রেট খুব কম হয়, তবে পাইপলাইনের ইনসুলেশন কার্যকারিতা ভালো থাকে না এবং এটি হয়তো কখনোই শীতল অবস্থায় পৌঁছাতে পারে না।

প্রিকুলিং প্রক্রিয়ায়, দ্বি-দশা প্রবাহের কারণে সাধারণ ফ্লোমিটার দিয়ে প্রকৃত প্রবাহ হার পরিমাপ করা অসম্ভব, তাই এটি প্রিকুলিং প্রবাহ হার নিয়ন্ত্রণে নির্দেশনা দিতে ব্যবহার করা যায় না। কিন্তু গ্রহণকারী পাত্রের ব্যাক প্রেশার পর্যবেক্ষণ করে আমরা পরোক্ষভাবে প্রবাহের পরিমাণ অনুমান করতে পারি। নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে, বিশ্লেষণাত্মক পদ্ধতির মাধ্যমে গ্রহণকারী পাত্রের ব্যাক প্রেশার এবং প্রিকুলিং প্রবাহের মধ্যে সম্পর্ক নির্ণয় করা যায়। যখন প্রিকুলিং প্রক্রিয়া একক-দশা প্রবাহ অবস্থায় পৌঁছায়, তখন ফ্লোমিটার দ্বারা পরিমাপ করা প্রকৃত প্রবাহ প্রিকুলিং প্রবাহ নিয়ন্ত্রণে নির্দেশনা দিতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এই পদ্ধতিটি প্রায়শই রকেটের জন্য ক্রায়োজেনিক তরল প্রোপেল্যান্ট ভর্তি নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহৃত হয়।

গ্রহণকারী পাত্রের পশ্চাৎচাপের পরিবর্তন নিম্নোক্তভাবে প্রাক-শীতলীকরণ প্রক্রিয়ার সাথে সঙ্গতিপূর্ণ, যা প্রাক-শীতলীকরণ পর্যায়কে গুণগতভাবে বিচার করতে ব্যবহার করা যেতে পারে: যখন গ্রহণকারী পাত্রের নিষ্কাশন ক্ষমতা স্থির থাকে, তখন প্রথমে ক্রায়োজেনিক তরলের তীব্র বাষ্পীভবনের কারণে পশ্চাৎচাপ দ্রুত বৃদ্ধি পায় এবং তারপর গ্রহণকারী পাত্র ও পাইপলাইনের তাপমাত্রা হ্রাসের সাথে সাথে তা ধীরে ধীরে কমে আসে। এই সময়ে, প্রাক-শীতলীকরণ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়।

অন্যান্য প্রশ্নের জন্য পরবর্তী নিবন্ধে চোখ রাখুন!

এইচএল ক্রায়োজেনিক সরঞ্জাম

১৯৯২ সালে প্রতিষ্ঠিত এইচএল ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট হলো এইচএল ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট কোম্পানি এবং ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট কোং, লিমিটেড-এর একটি অধিভুক্ত ব্র্যান্ড। এইচএল ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট গ্রাহকদের বিভিন্ন চাহিদা মেটাতে হাই ভ্যাকুয়াম ইনসুলেটেড ক্রায়োজেনিক পাইপিং সিস্টেম এবং সংশ্লিষ্ট সহায়ক সরঞ্জাম ডিজাইন ও উৎপাদনে প্রতিশ্রুতিবদ্ধ। ভ্যাকুয়াম ইনসুলেটেড পাইপ এবং ফ্লেক্সিবল হোস উচ্চ ভ্যাকুয়াম এবং বহুস্তরীয় মাল্টি-স্ক্রিন বিশেষ ইনসুলেটেড উপাদান দিয়ে তৈরি করা হয় এবং এটি ধারাবাহিক অত্যন্ত কঠোর প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়াকরণ ও উচ্চ ভ্যাকুয়াম প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়, যা তরল অক্সিজেন, তরল নাইট্রোজেন, তরল আর্গন, তরল হাইড্রোজেন, তরল হিলিয়াম, তরলীকৃত ইথিলিন গ্যাস (LEG) এবং তরলীকৃত প্রাকৃতিক গ্যাস (LNG) স্থানান্তরের জন্য ব্যবহৃত হয়।

এইচএল ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট কোম্পানির ভ্যাকুয়াম জ্যাকেটেড পাইপ, ভ্যাকুয়াম জ্যাকেটেড হোস, ভ্যাকুয়াম জ্যাকেটেড ভালভ এবং ফেজ সেপারেটর-এর পণ্য সিরিজ, যা একাধিক অত্যন্ত কঠোর প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে গেছে, তরল অক্সিজেন, তরল নাইট্রোজেন, তরল আর্গন, তরল হাইড্রোজেন, তরল হিলিয়াম, এলইজি এবং এলএনজি স্থানান্তরের জন্য ব্যবহৃত হয়। এই পণ্যগুলি বায়ু পৃথকীকরণ, গ্যাস, বিমান চলাচল, ইলেকট্রনিক্স, সুপারকন্ডাক্টর, চিপস, অটোমেশন অ্যাসেম্বলি, খাদ্য ও পানীয়, ফার্মেসি, হাসপাতাল, বায়োব্যাঙ্ক, রাবার, নতুন উপাদান উৎপাদন, রাসায়নিক প্রকৌশল, লোহা ও ইস্পাত এবং বৈজ্ঞানিক গবেষণা ইত্যাদি শিল্পের ক্রায়োজেনিক সরঞ্জামগুলিতে (যেমন ক্রায়োজেনিক ট্যাঙ্ক, ডিওয়ার এবং কোল্ডবক্স ইত্যাদি) পরিষেবা প্রদান করে।