मल्टी-स्टेज फ़्लैश आसवन: Difference between revisions

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'''मल्टी-स्टेज फ्लैश [[ आसवन | आसवन]] (एमएसएफ)''' एक जल अलवणीकरण प्रक्रिया के रूप में है, जो फ्लैश वाष्पीकरण द्वारा समुद्री जल के एक भाग को भाप के रूप में कई चरणों में आसवित करती है, जो अनिवार्य रूप से [[प्रतिधारा विनिमय]] के रूप में होते हैं। वर्तमान एमएसएफ सुविधाओं में अधिकतम 30 चरण हो सकते हैं।<ref>{{cite web |url=https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/multi-stage-flash |title = Multi-Stage Flash - an overview {{!}} ScienceDirect Topics}}</ref>
मल्टी-स्टेज फ्लैश [[ आसवन ]] (एमएसएफ) एक [[जल अलवणीकरण]] प्रक्रिया के रूप में है, जो फ्लैश वाष्पीकरण द्वारा समुद्री जल के एक भाग को भाप के रूप में कई चरणों में आसवित करती है, जो अनिवार्य रूप से [[प्रतिधारा विनिमय]] के रूप में होते हैं। वर्तमान एमएसएफ सुविधाओं में अधिकतम 30 चरण हो सकते हैं।<ref>{{cite web |url=https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/multi-stage-flash |title = Multi-Stage Flash - an overview {{!}} ScienceDirect Topics}}</ref>


मल्टी-स्टेज फ्लैश डिस्टिलेशन संयंत्र दुनिया में सभी अलवणीकृत पानी का लगभग 26% उत्पादन करते हैं, लेकिन लगभग सभी नवीनतम अलवणीकरण संयंत्र वर्तमान में बहुत कम ऊर्जा खपत के कारण [[विपरीत परासरण]] के रूप में उपयोग करते हैं।<ref>{{Cite journal|last1=Ghaffour|first1=Noreddine|last2=Missimer|first2=Thomas M.|last3=Amy|first3=Gary L.|date=January 2013|title=Technical review evaluation of the economics of water desalination: Current and future challenges for better water supply sustainability|journal=Desalination|volume=309|pages=197–207|doi=10.1016/j.desal.2012.10.015|url=https://repository.kaust.edu.sa/bitstream/10754/562573/1/Economics%20of%20water%20desalination%20paper%20Desalination.pdf|hdl=10754/562573|hdl-access=free}}</ref>
मल्टी-स्टेज फ्लैश डिस्टिलेशन संयंत्र दुनिया में सभी अलवणीकृत पानी का लगभग 26% उत्पादन करते हैं, लेकिन लगभग सभी नवीनतम अलवणीकरण संयंत्र वर्तमान में बहुत कम ऊर्जा खपत के कारण [[विपरीत परासरण]] के रूप में उपयोग करते हैं।<ref>{{Cite journal|last1=Ghaffour|first1=Noreddine|last2=Missimer|first2=Thomas M.|last3=Amy|first3=Gary L.|date=January 2013|title=Technical review evaluation of the economics of water desalination: Current and future challenges for better water supply sustainability|journal=Desalination|volume=309|pages=197–207|doi=10.1016/j.desal.2012.10.015|url=https://repository.kaust.edu.sa/bitstream/10754/562573/1/Economics%20of%20water%20desalination%20paper%20Desalination.pdf|hdl=10754/562573|hdl-access=free}}</ref>
==सिद्धांत==
=='''सिद्धांत'''==
[[File:Multiflash.svg|thumb|right|350px|5 चरण वाले 'वन्स-थ्रू' मल्टी-स्टेज फ्लैश डिसेलिनेटर का योजनाबद्ध। व्यावहारिक प्रणालियों में अधिकांशतः कई चरण होते हैं। एफ - हीट एक्सचेंज<br>जी - संक्षेपण संग्रह<br>एच - ब्राइन हीटर]]
[[File:Multiflash.svg|thumb|right|350px|5 चरण वाले 'वन्स-थ्रू' मल्टी-स्टेज फ्लैश डिसेलिनेटर का योजनाबद्ध। व्यावहारिक प्रणालियों में अधिकांशतः कई चरण होते हैं। एफ - हीट एक्सचेंज<br>जी - संक्षेपण संग्रह<br>एच - ब्राइन हीटर]]
[[File:Multi Stage Flash Desalination Plant at Jebel Ali G Station.jpg|thumbnail|right|350px|जेबेल अली जी स्टेशन, दुबई में एमएसएफ डिसेलिनेशन प्लांट]]संयंत्र में समष्टि एक श्रृंखला के रूप में होती है, जिन्हें चरण कहा जाता है, प्रत्येक में एक [[ उष्मा का आदान प्रदान करने वाला ]] और एक संघनन संग्राहक होता है। अनुक्रम में एक ठंडा अंत और एक गर्म अंत के रूप में होता है, जबकि मध्यवर्ती चरणों में मध्यवर्ती तापमान होता है। स्टेज तापमान पर पानी के [[क्वथनांक]] के अनुरूप चरणों में भिन्न-भिन्न [[दबाव]] होते हैं। गर्म सिरे के पश्चात एक कंटेनर होता है, जिसे ब्राइन हीटर कहा जाता है।[उद्धरण वांछित]
[[File:Multi Stage Flash Desalination Plant at Jebel Ali G Station.jpg|thumbnail|right|350px|जेबेल अली जी स्टेशन, दुबई में एमएसएफ डिसेलिनेशन प्लांट]]संयंत्र में समष्टि एक श्रृंखला के रूप में होती है, जिन्हें चरण कहा जाता है, प्रत्येक में एक [[ उष्मा का आदान प्रदान करने वाला ]] और एक संघनन संग्राहक होता है। अनुक्रम में एक ठंडा अंत और एक गर्म अंत के रूप में होता है, जबकि मध्यवर्ती चरणों में मध्यवर्ती तापमान होता है। स्टेज तापमान पर पानी के [[क्वथनांक]] के अनुरूप चरणों में भिन्न-भिन्न [[दबाव]] होते हैं। गर्म सिरे के पश्चात एक कंटेनर होता है, जिसे ब्राइन हीटर कहा जाता है।


जब संयंत्र [[स्थिर अवस्था]] में काम कर रहा होता है, तो ठंडे इनलेट तापमान पर फ़ीड पानी चरणों में हीट एक्सचेंजर्स के माध्यम से प्रवाहित होता है, या पंप किया जाता है और गर्म हो जाता है। जब यह ब्राइन हीटर तक पहुंचता है, तो इसका तापमान पहले से ही लगभग अधिकतम रूप में होता है। हीटर में अतिरिक्त ऊष्मा के रूप में मात्रा डाली जाती है। हीटर के पश्चात पानी [[वाल्व]] के माध्यम से वापस उन चरणों में प्रवाहित होता है, जिनमें दबाव और तापमान निरंतर कम होता है। चूंकि यह चरणों के माध्यम से वापस बहता है, इसलिए पानी को इनलेट पानी से भिन्न करने के लिए [[नमकीन]] कहा जाता है। प्रत्येक चरण में जैसे ही नमकीन पानी प्रवेश करता है, इसका तापमान चरण के दबाव पर क्वथनांक से ऊपर होता है और नमकीन पानी का एक छोटा सा अंश उबलकर भाप बन जाता है और चमकता है, जिससे संतुलन तक पहुंचने तक तापमान कम हो जाता है। परिणामी भाप हीट एक्सचेंजर में डाले गए पानी की तुलना में थोड़ी अधिक गर्म होती है। भाप ठंडी हो जाती है और हीट एक्सचेंजर ट्यूबों के विरुद्ध संघनन हो जाती है, जिससे फ़ीड पानी गर्म हो जाता है, जैसा कि पहले बताया गया है।<ref name=WarsingerEntropy>{{cite journal|last1=Warsinger|first1=David M.|last2=Mistry|first2= Karan H.|last3=Nayar|first3=Kishor G.|last4=Chung|first4=Hyung Won|last5=Lienhard V|first5=John H.|title=परिवर्तनशील तापमान अपशिष्ट ताप द्वारा संचालित अलवणीकरण की एन्ट्रॉपी पीढ़ी|journal=Entropy|volume=17|issue=12|pages=7530–7566|doi=10.3390/e17117530|date=2015|bibcode=2015Entrp..17.7530W|doi-access=free}}</ref>
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फ़ीड पानी संघनित भाप की गुप्त गर्मी को दूर ले जाता है, जिससे मंच का तापमान कम बना रहता है। कक्ष में दबाव स्थिर रहता है, क्योंकि जब नवीनतम गर्म नमकीन पानी चरण के रूप में प्रवेश करता है, तो समान मात्रा में भाप बनती है और हीट एक्सचेंजर की ट्यूबों पर संघनित होने पर भाप को हटा दिया जाता है। संतुलन स्थिर है, क्योंकि यदि किसी बिंदु पर अधिक वाष्प बनता है, तो दबाव बढ़ जाता है और इससे वाष्पीकरण कम हो जाता है और संघनन बढ़ जाता है।[उद्धरण वांछित]
फ़ीड पानी संघनित भाप की गुप्त गर्मी को दूर ले जाता है, जिससे मंच का तापमान कम बना रहता है। कक्ष में दबाव स्थिर रहता है, क्योंकि जब नवीनतम गर्म नमकीन पानी चरण के रूप में प्रवेश करता है, तो समान मात्रा में भाप बनती है और हीट एक्सचेंजर की ट्यूबों पर संघनित होने पर भाप को हटा दिया जाता है। संतुलन स्थिर है, क्योंकि यदि किसी बिंदु पर अधिक वाष्प बनता है, तो दबाव बढ़ जाता है और इससे वाष्पीकरण कम हो जाता है और संघनन बढ़ जाता है।


अंतिम चरण में नमकीन पानी और घनीभूत का तापमान इनलेट तापमान के रूप में निकट होता है। फिर नमकीन पानी और घनीभूत को निम्न दबाव से परिवेशी दबाव तक पंप किया जाता है। नमकीन पानी और कंडेनसेट में अभी भी थोड़ी मात्रा में गर्मी होती है, जो उनके डिस्चार्ज होने पर सिस्टम से नष्ट हो जाती है। हीटर में डाली गई गर्मी इस हानि की भरपाई करती है। [उद्धरण वांछित]
अंतिम चरण में नमकीन पानी और घनीभूत का तापमान इनलेट तापमान के रूप में निकट होता है। फिर नमकीन पानी और घनीभूत को निम्न दबाव से परिवेशी दबाव तक पंप किया जाता है। नमकीन पानी और कंडेनसेट में अभी भी थोड़ी मात्रा में गर्मी होती है, जो उनके डिस्चार्ज होने पर सिस्टम से नष्ट हो जाती है। हीटर में डाली गई गर्मी इस हानि की भरपाई करती है।  


ब्राइन हीटर में जोड़ी गई गर्मी सामान्यतः अलवणीकरण संयंत्र के साथ स्थित एक औद्योगिक प्रक्रिया से गर्म भाप के रूप में आती है। चरणों के समान भाप के रूप में नमकीन पानी ले जाने वाली नलियों के विरुद्ध संघनित होने दिया जाता है।[उद्धरण वांछित]
ब्राइन हीटर में जोड़ी गई गर्मी सामान्यतः अलवणीकरण संयंत्र के साथ स्थित एक औद्योगिक प्रक्रिया से गर्म भाप के रूप में आती है। चरणों के समान भाप के रूप में नमकीन पानी ले जाने वाली नलियों के विरुद्ध संघनित होने दिया जाता है।


जो ऊर्जा वाष्पीकरण को संभव बनाती है, वह हीटर से निकलते समय नमकीन पानी के रूप में उपलब्ध होती है। वाष्पीकरण को न्यूनतम दबाव और तापमान पर एक चरण के अतिरिक्त कई चरणों के रूप में होने का कारण यह है, कि एक चरण में फ़ीड पानी मात्र इनलेट तापमान और हीटर के बीच एक मध्यवर्ती तापमान के रूप में गर्म होगा, जबकि अधिकांश भाप संघनित नहीं होगी और मंच न्यूनतम दबाव और तापमान नहीं बनाए रखेगा।[उद्धरण वांछित]
जो ऊर्जा वाष्पीकरण को संभव बनाती है, वह हीटर से निकलते समय नमकीन पानी के रूप में उपलब्ध होती है। वाष्पीकरण को न्यूनतम दबाव और तापमान पर एक चरण के अतिरिक्त कई चरणों के रूप में होने का कारण यह है, कि एक चरण में फ़ीड पानी मात्र इनलेट तापमान और हीटर के बीच एक मध्यवर्ती तापमान के रूप में गर्म होगा, जबकि अधिकांश भाप संघनित नहीं होगी और मंच न्यूनतम दबाव और तापमान नहीं बनाए रखेगा।


ऐसे संयंत्र 23-27 kWh/m <sup>3</sup> पर काम कर सकते हैं,लगभग 90 एमजे/एम<sup>3</sup>आसुत जल।<ref>{{cite web |url=http://www.iags.org/n0813043.htm |title=The Connection: Water and Energy Security |accessdate=2008-12-11 |work= IAGS Energy Security}}</ref> के रूप में होते है .
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इसके अतिरिक्त एमएसएफ आसवन संयंत्र विशेष रूप से बड़े वाले अधिकांशतः [[सह-उत्पादन]] विन्यास में [[बिजली संयंत्र|बिजली]] [[संयंत्रों]] के साथ जोड़े जाते हैं। बिजली संयंत्र से निकलने वाली अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग समुद्री जल को गर्म करने के लिए किया जाता है और साथ ही बिजली संयंत्र को शीतलता प्रदान की जाती है। इससे आवश्यक ऊर्जा आधे से दो-तिहाई तक कम हो जाती है, जो संयंत्र की अर्थव्यवस्था में भारी बदलाव लाती है, क्योंकि ऊर्जा एमएसएफ संयंत्रों की अब तक की सबसे बड़ी परिचालन लागत है। रिवर्स ऑस्मोसिस, एमएसएफ आसवन का मुख्य प्रतियोगी को सस्ते निम्न-श्रेणी अपशिष्ट ताप के विपरीत समुद्री जल के अधिक पूर्व-उपचार और अधिक रखरखाव के साथ-साथ कार्य बिजली यांत्रिक शक्ति के रूप में ऊर्जा की आवश्यकता होती है।<ref>{{cite web |url=http://www.water-technology.net/projects/shuaiba/ |title=शोएबा अलवणीकरण संयंत्र|accessdate=2006-11-13 |work= Water Technology}}</ref><ref>{{cite journal |author1=Tennille Winter |author2=D. J. Pannell |author3=Laura McCann  |name-list-style=amp | title = The economics of desalination and its potential application in Australia, SEA Working Paper 01/02 | publisher = University of Western Australia, Perth | date = 2006-08-21 | url = http://www.general.uwa.edu.au/u/dpannell/dpap0102.htm | accessdate = 2006-11-13 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20070903093813/http://www.general.uwa.edu.au/u/dpannell/dpap0102.htm |archivedate= 2007-09-03}}</ref>
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==यह भी देखें==
=='''यह भी देखें'''==
*समुद्री फ्लैश डिस्टिल
*समुद्री फ्लैश डिस्टिल
*[[बहु-प्रभाव आसवन]]
*[[बहु-प्रभाव आसवन]]
Line 33: Line 32:
*पुनर्योजी ताप एक्सचेंजर
*पुनर्योजी ताप एक्सचेंजर


==संदर्भ==
=='''संदर्भ'''==


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Latest revision as of 22:44, 10 October 2023

मल्टी-स्टेज फ्लैश आसवन (एमएसएफ) एक जल अलवणीकरण प्रक्रिया के रूप में है, जो फ्लैश वाष्पीकरण द्वारा समुद्री जल के एक भाग को भाप के रूप में कई चरणों में आसवित करती है, जो अनिवार्य रूप से प्रतिधारा विनिमय के रूप में होते हैं। वर्तमान एमएसएफ सुविधाओं में अधिकतम 30 चरण हो सकते हैं।[1]

मल्टी-स्टेज फ्लैश डिस्टिलेशन संयंत्र दुनिया में सभी अलवणीकृत पानी का लगभग 26% उत्पादन करते हैं, लेकिन लगभग सभी नवीनतम अलवणीकरण संयंत्र वर्तमान में बहुत कम ऊर्जा खपत के कारण विपरीत परासरण के रूप में उपयोग करते हैं।[2]

सिद्धांत

5 चरण वाले 'वन्स-थ्रू' मल्टी-स्टेज फ्लैश डिसेलिनेटर का योजनाबद्ध। व्यावहारिक प्रणालियों में अधिकांशतः कई चरण होते हैं। एफ - हीट एक्सचेंज
जी - संक्षेपण संग्रह
एच - ब्राइन हीटर
जेबेल अली जी स्टेशन, दुबई में एमएसएफ डिसेलिनेशन प्लांट

संयंत्र में समष्टि एक श्रृंखला के रूप में होती है, जिन्हें चरण कहा जाता है, प्रत्येक में एक उष्मा का आदान प्रदान करने वाला और एक संघनन संग्राहक होता है। अनुक्रम में एक ठंडा अंत और एक गर्म अंत के रूप में होता है, जबकि मध्यवर्ती चरणों में मध्यवर्ती तापमान होता है। स्टेज तापमान पर पानी के क्वथनांक के अनुरूप चरणों में भिन्न-भिन्न दबाव होते हैं। गर्म सिरे के पश्चात एक कंटेनर होता है, जिसे ब्राइन हीटर कहा जाता है।

जब संयंत्र स्थिर अवस्था में काम कर रहा होता है, तो ठंडे इनलेट तापमान पर फ़ीड पानी चरणों में हीट एक्सचेंजर्स के माध्यम से प्रवाहित होता है, या पंप किया जाता है और गर्म हो जाता है। जब यह ब्राइन हीटर तक पहुंचता है, तो इसका तापमान पहले से ही लगभग अधिकतम रूप में होता है। हीटर में अतिरिक्त ऊष्मा के रूप में मात्रा डाली जाती है। हीटर के पश्चात पानी वाल्व के माध्यम से वापस उन चरणों में प्रवाहित होता है, जिनमें दबाव और तापमान निरंतर कम होता है। चूंकि यह चरणों के माध्यम से वापस बहता है, इसलिए पानी को इनलेट पानी से भिन्न करने के लिए नमकीन कहा जाता है। प्रत्येक चरण में जैसे ही नमकीन पानी प्रवेश करता है, इसका तापमान चरण के दबाव पर क्वथनांक से ऊपर होता है और नमकीन पानी का एक छोटा सा अंश उबलकर भाप बन जाता है और चमकता है, जिससे संतुलन तक पहुंचने तक तापमान कम हो जाता है। परिणामी भाप हीट एक्सचेंजर में डाले गए पानी की तुलना में थोड़ी अधिक गर्म होती है। भाप ठंडी हो जाती है और हीट एक्सचेंजर ट्यूबों के विरुद्ध संघनन हो जाती है, जिससे फ़ीड पानी गर्म हो जाता है, जैसा कि पहले बताया गया है।[3]

सभी चरणों में कुल वाष्पीकरण उपयोग किए गए तापमान की सीमा के आधार पर सिस्टम के माध्यम से बहने वाले पानी का लगभग 85% तक होता है। बढ़ते तापमान के साथ पैमाने के निर्माण और क्षरण के रूप में कठिनाइयां बढ़ रही हैं। 110-120°C अधिकतम प्रतीत होता है, चूंकि पैमाने से बचने के लिए 70°C से नीचे तापमान की आवश्यकता हो सकती है।[4]

फ़ीड पानी संघनित भाप की गुप्त गर्मी को दूर ले जाता है, जिससे मंच का तापमान कम बना रहता है। कक्ष में दबाव स्थिर रहता है, क्योंकि जब नवीनतम गर्म नमकीन पानी चरण के रूप में प्रवेश करता है, तो समान मात्रा में भाप बनती है और हीट एक्सचेंजर की ट्यूबों पर संघनित होने पर भाप को हटा दिया जाता है। संतुलन स्थिर है, क्योंकि यदि किसी बिंदु पर अधिक वाष्प बनता है, तो दबाव बढ़ जाता है और इससे वाष्पीकरण कम हो जाता है और संघनन बढ़ जाता है।

अंतिम चरण में नमकीन पानी और घनीभूत का तापमान इनलेट तापमान के रूप में निकट होता है। फिर नमकीन पानी और घनीभूत को निम्न दबाव से परिवेशी दबाव तक पंप किया जाता है। नमकीन पानी और कंडेनसेट में अभी भी थोड़ी मात्रा में गर्मी होती है, जो उनके डिस्चार्ज होने पर सिस्टम से नष्ट हो जाती है। हीटर में डाली गई गर्मी इस हानि की भरपाई करती है।

ब्राइन हीटर में जोड़ी गई गर्मी सामान्यतः अलवणीकरण संयंत्र के साथ स्थित एक औद्योगिक प्रक्रिया से गर्म भाप के रूप में आती है। चरणों के समान भाप के रूप में नमकीन पानी ले जाने वाली नलियों के विरुद्ध संघनित होने दिया जाता है।

जो ऊर्जा वाष्पीकरण को संभव बनाती है, वह हीटर से निकलते समय नमकीन पानी के रूप में उपलब्ध होती है। वाष्पीकरण को न्यूनतम दबाव और तापमान पर एक चरण के अतिरिक्त कई चरणों के रूप में होने का कारण यह है, कि एक चरण में फ़ीड पानी मात्र इनलेट तापमान और हीटर के बीच एक मध्यवर्ती तापमान के रूप में गर्म होगा, जबकि अधिकांश भाप संघनित नहीं होगी और मंच न्यूनतम दबाव और तापमान नहीं बनाए रखेगा।

ऐसे संयंत्र 23-27 kWh/m 3 पर काम कर सकते हैं,लगभग 90 एमजे/एम3आसुत जल।[5] के रूप में होते है .

चूँकि प्रक्रिया में प्रवेश करने वाला ठंडा खारा पानी खारे अपशिष्ट जल/आसुत जल के साथ प्रतिधारा विनिमय के रूप में करता है, इसलिए बहिर्प्रवाह में अपेक्षाकृत कम ऊष्मा ऊर्जा निकलती है, अधिकांश ऊष्मा हीटर की ओर बहने वाले ठंडे खारे पानी द्वारा उठा ली जाती है और ऊर्जा के रूप में पुनर्चक्रण किया जाता है।

इसके अतिरिक्त एमएसएफ आसवन संयंत्र विशेष रूप से बड़े वाले अधिकांशतः सह-उत्पादन विन्यास में बिजली संयंत्रों के साथ जोड़े जाते हैं। बिजली संयंत्र से निकलने वाली अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग समुद्री जल को गर्म करने के लिए किया जाता है और साथ ही बिजली संयंत्र को शीतलता प्रदान की जाती है। इससे आवश्यक ऊर्जा आधे से दो-तिहाई तक कम हो जाती है, जो संयंत्र की अर्थव्यवस्था में भारी बदलाव लाती है, क्योंकि ऊर्जा एमएसएफ संयंत्रों की अब तक की सबसे बड़ी परिचालन लागत है। रिवर्स ऑस्मोसिस, एमएसएफ आसवन का मुख्य प्रतियोगी को सस्ते निम्न-श्रेणी अपशिष्ट ताप के विपरीत समुद्री जल के अधिक पूर्व-उपचार और अधिक रखरखाव के साथ-साथ कार्य बिजली यांत्रिक शक्ति के रूप में ऊर्जा की आवश्यकता होती है।[6][7]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ "Multi-Stage Flash - an overview | ScienceDirect Topics".
  2. ↑ Ghaffour, Noreddine; Missimer, Thomas M.; Amy, Gary L. (January 2013). "Technical review evaluation of the economics of water desalination: Current and future challenges for better water supply sustainability" (PDF). Desalination. 309: 197–207. doi:10.1016/j.desal.2012.10.015. hdl:10754/562573.
  3. ↑ Warsinger, David M.; Mistry, Karan H.; Nayar, Kishor G.; Chung, Hyung Won; Lienhard V, John H. (2015). "परिवर्तनशील तापमान अपशिष्ट ताप द्वारा संचालित अलवणीकरण की एन्ट्रॉपी पीढ़ी". Entropy. 17 (12): 7530–7566. Bibcode:2015Entrp..17.7530W. doi:10.3390/e17117530.
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बाहरी संबंध

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