দৈনন্দিন জীবনে, বেশিরভাগ পরিবার অনিবার্যভাবে চুনা স্কেল (জল স্কেল) তৈরির সাথে মোকাবিলা করে। বৈদ্যুতিক কেটলিতে জল ফুটানোর সময়, নীচে ভারী স্কেল জমা হয়। সময়ের সাথে সাথে, ওয়াটার হিটারগুলি গরম করার উপাদানগুলিতে গুরুতর স্কেলিং বিকাশ করে। সতর্ক ব্যবহারকারীরা লক্ষ্য করেছেন যে স্কেলটি প্রাথমিকভাবে কার্টিজ হিটার পৃষ্ঠে জমা হয় - বিশেষত নীচে বা গরম করার উপাদান নিজেই - যখন কেটলি বা ট্যাঙ্কের ভিতরের দেয়ালগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে কম স্কেল দেখায়৷ কেন এটা ঘটবে?
আধুনিক বৈদ্যুতিক কেটলগুলি ঐতিহ্যগত নিমজ্জিত রডগুলির পরিবর্তে নীচের অংশে এমবেড করা ফ্ল্যাট কার্টিজ হিটার ব্যবহার করে। পুরানো তাত্ক্ষণিক গরম জল সরবরাহকারী (ফুটন্ত ফ্লাস্ক) সাধারণত ব্যবহৃত কার্টিজ হিটার সরাসরি জলে ডুবিয়ে রাখা হয়। এই কার্তুজ হিটারগুলি সুবিধাজনক ছিল কিন্তু ঘন ঘন অগ্নিকাণ্ডের ঘটনা সহ গুরুতর নিরাপত্তা ঝুঁকি তৈরি করেছিল, যা বিশ্ববিদ্যালয়গুলিতে কঠোর ছাত্রাবাসের বিধিবিধানের দিকে পরিচালিত করে।
স্কেল কার্টিজ হিটারের জন্য গুরুতর সমস্যা তৈরি করে। কেটলি এবং ওয়াটার হিটারের বয়স বাড়ার সাথে সাথে ফুটন্ত সময় লক্ষণীয়ভাবে বৃদ্ধি পায়। এটি স্কেলের একটি প্রধান ত্রুটি: উচ্চ শক্তি খরচ। স্কেল কার্টিজ হিটার পৃষ্ঠকে আচ্ছাদিত করে, একটি বাধা তৈরি করে যা কার্টিজ হিটার এবং জলের মধ্যে সরাসরি যোগাযোগকে বাধা দেয়, নাটকীয়ভাবে তাপ সঞ্চালনের দক্ষতা হ্রাস করে।
স্কেল প্রধানত ক্যালসিয়াম কার্বনেট, ম্যাগনেসিয়াম সালফেট, ক্যালসিয়াম সালফেট এবং ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রক্সাইড নিয়ে গঠিত। কার্টিজ হিটার শীথে ব্যবহৃত ধাতুগুলির তুলনায় এই যৌগগুলির খুব কম তাপ পরিবাহিতা (শুধুমাত্র 0.5-3 W/m·K) আছে - তামা 385 W/m·K এবং স্টেইনলেস স্টীল/লোহা প্রায় 79.5 W/m·K। পার্থক্য দশ থেকে শত গুণের হতে পারে, তাই কার্টিজ হিটারে ঘন স্কেল উপাদানটিকে স্থানীয়ভাবে অতিরিক্ত গরম করতে বাধ্য করে একই পরিমাণ শক্তি স্থানান্তর করতে, বিদ্যুৎ বিল বৃদ্ধি করে এবং কার্টিজ হিটারের ক্ষতির ঝুঁকি থাকে।
যখন স্কেল কার্টিজ হিটারকে অন্তরক করে, তখন তাপ ভিতরে আটকে যায়, যার ফলে স্থানীয় তাপমাত্রা দ্রুত বৃদ্ধি পায়। এটি কার্টিজ হিটারের অভ্যন্তরে ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড নিরোধককে অবনমিত করতে পারে, এর জীবনকালকে ছোট করতে পারে বা নিরাপত্তার সমস্যাগুলিকে ট্রিগার করতে পারে। শক্ত জলের অঞ্চলে (যেমন উত্তরাঞ্চল), স্কেল দ্রুত তৈরি হয়, কার্টিজ হিটারের নিয়মিত পরিষ্কারের প্রয়োজন হয়।
স্কেল গঠন ঘনিষ্ঠভাবে বুদ্বুদ কার্যকলাপের সাথে আবদ্ধ। স্কেলটিতে প্রাথমিকভাবে কলের পানিতে দ্রবীভূত ক্যালসিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়াম আয়ন থেকে প্রিপিটেটেড ক্যালসিয়াম কার্বনেট, ক্যালসিয়াম সিলিকেট, ক্যালসিয়াম সালফেট এবং ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রক্সাইড রয়েছে। গরম করার সময়, কার্টিজ হিটার পৃষ্ঠে ক্রমাগত বুদবুদ তৈরি হয় কারণ কার্টিজ হিটার থেকে তাপ উৎপন্ন হয়।
তাপমাত্রা বৃদ্ধি এবং দ্রবণীয়তা হ্রাসের সাথে সাথে প্রাথমিক বুদবুদগুলি দ্রবীভূত বায়ু থেকে বেরিয়ে আসে। পানি ফুটন্ত পয়েন্টে পৌঁছানোর সাথে সাথে আরও গরম করার ফলে বাষ্পের বুদবুদ তৈরি হয়। এই বুদবুদগুলি একটি তিন-ফেজ ইন্টারফেস তৈরি করে (তরল জল, গ্যাস বুদবুদ, কঠিন কার্টিজ হিটার পৃষ্ঠ)। বুদবুদগুলি বিচ্ছিন্ন এবং বাষ্পীভূত হওয়ার সাথে সাথে, তারা নিউক্লিয়েশন সাইটের চারপাশে ক্যালসিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়াম লবণের স্থানীয় সুপারস্যাচুরেশন ঘটায়, যার ফলে কার্টিজ হিটার পৃষ্ঠের সাথে লেগে থাকা বৃষ্টিপাতের দিকে পরিচালিত করে।
গবেষণা দেখায় যে স্কেল করা কার্টিজ হিটার নতুনের চেয়ে বেশি বুদবুদ তৈরি করে। স্কেল করা কার্টিজ হিটারের রুক্ষ, ছিদ্রযুক্ত পৃষ্ঠটি আরও নিউক্লিয়েশন সাইট সরবরাহ করে এবং এটি আরও হাইড্রোফিলিক, স্কেল গঠনকে ত্বরান্বিত করে। এইভাবে, একটি কার্টিজ হিটার বিদ্যমান স্কেল দিয়ে যত বেশি সময় কাজ করে, তত দ্রুত নতুন স্কেল জমা হয় - একটি দুষ্টচক্র তৈরি করে।
কেন কার্টিজ হিটার কেটলির ভিতরের দেয়ালের চেয়ে অনেক বেশি স্কেল জমা করে? স্কেল পূর্বসূরি হল ক্যালসিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়াম আয়নগুলি লবণ হিসাবে ক্ষয়প্রাপ্ত। বেশিরভাগই গরম কার্টিজ হিটার পৃষ্ঠের সাথে লেগে থাকে, যখন কিছু পানিতে সাদা স্থগিত কণা (প্রধানত ক্যালসিয়াম কার্বনেট এবং ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রক্সাইড) হিসাবে উপস্থিত হয়, যা স্বচ্ছতাকে প্রভাবিত করে।
কার্টিজ হিটার গরম করার শুরু থেকেই স্থানীয় উচ্চ তাপমাত্রা তৈরি করে, বুদ্বুদ গঠনের জন্য আদর্শ নিউক্লিয়েশন সাইট প্রদান করে। কার্টিজ হিটারে অবিলম্বে বুদবুদ তৈরি হয়, ক্রমাগত স্কেল জমা করে। বিপরীতে, বাল্ক ওয়াটার শুধুমাত্র পরে যথেষ্ট উচ্চ তাপমাত্রায় পৌঁছায় এবং সেখানে বৃষ্টিপাতের জন্য একজাতীয় স্ফটিককরণের প্রয়োজন হয়, যা আরও শক্তির দাবি করে।
ক্রিস্টালাইজেশন তত্ত্ব অনুসারে, ভিন্নধর্মী স্ফটিককরণ (কার্টিজ হিটার পৃষ্ঠে) শক্তিশালীভাবে অনুকূল কারণ কঠিন-তরল ইন্টারফেস পৃষ্ঠের শক্তিকে কমিয়ে দেয়। সমজাতীয় স্ফটিককরণ (বাল্ক ওয়াটারে) স্ফটিক নিউক্লিয়াস গঠনের জন্য উচ্চ শক্তির প্রয়োজন। যদিও দ্রুত গরম করা শক্তি সরবরাহ করে, কার্টিজ হিটারে ভিন্ন ভিন্ন স্ফটিককরণ প্রভাব বিস্তার করে, সেখানে ভারী বিল্ডআপ ব্যাখ্যা করে।
অভ্যন্তরীণ দেয়ালগুলি কিছু স্কেল জমা করে কারণ তারা ভিন্ন ভিন্ন নিউক্লিয়েশন সাইট হিসাবেও কাজ করে, কিন্তু স্থানীয় উচ্চ তাপ বা তীব্র বুদবুদ তৈরি না করে, পরিমাণ কার্টিজ হিটারের তুলনায় অনেক কম থাকে।
কার্টিজ হিটারকে রক্ষা করতে, ভিনেগার, সাইট্রিক অ্যাসিড বা বাণিজ্যিক ডেসকেলার ব্যবহার করে নিয়মিত ডিস্কেল করুন। কঠিন-জল এলাকার জন্য, জল সফ্টনার ইনস্টল করার কথা বিবেচনা করুন। নিউক্লিয়েশন সাইটগুলি কমাতে মসৃণ, উচ্চ-গ্রেডের স্টেইনলেস স্টিল শীথ (304 বা 316) সহ কার্টিজ হিটার বেছে নিন। সর্বদা সম্পূর্ণ নিমজ্জন নিশ্চিত করুন এবং স্কেল তৈরির প্রাথমিক সতর্কতা হিসাবে ফুটন্ত সময় পর্যবেক্ষণ করুন।
