Ensuciamiento – Factor de ensuciamiento
El monitoreo en línea de los intercambiadores de calor comerciales se realiza mediante el seguimiento del coeficiente general de transferencia de calor , porque el coeficiente general de transferencia de calor tiende a disminuir con el tiempo debido a la contaminación . El ensuciamiento es la acumulación de material no deseado en superficies sólidas en detrimento de la función. Los materiales contaminantes pueden consistir en organismos vivos o una sustancia no viva (minerales o compuestos orgánicos). La capa de depósitos representa una resistencia adicional a la transferencia de calor y hace que disminuya la velocidad de transferencia de calor en un intercambiador de calor. Como resultado, ensuciamientoen los intercambiadores de calor reduce la eficiencia térmica, disminuye el flujo de calor, aumenta la temperatura en el lado caliente, disminuye la temperatura en el lado frío, induce corrosión debajo del depósito, aumenta el uso de agua de enfriamiento. El efecto neto de estas acumulaciones en la transferencia de calor está representado por un factor de incrustación , Rf, que es una medida de la resistencia térmica general introducida por la incrustación.
Coeficiente general de transferencia de calor
Un intercambiador de calor típicamente involucra dos fluidos que fluyen separados por una pared sólida. Muchos de los procesos de transferencia de calor que se encuentran en la industria involucran sistemas compuestos e incluso involucran una combinación de conducción y convección . El calor se transfiere primero del fluido caliente a la pared por convección, a través de la pared por conducción, y de la pared al fluido frío nuevamente por convección.
Con estos sistemas compuestos, a menudo es conveniente trabajar con un coeficiente de transferencia de calor en general , conocido como un factor U . El factor U se define mediante una expresión análoga a la ley de enfriamiento de Newton :
El coeficiente global de transferencia de calor, U, está relacionado con la resistencia térmica total y depende de la geometría del problema. Por ejemplo, la transferencia de calor en un generador de vapor implica la convección desde la mayor parte del refrigerante del reactor a la superficie del tubo interno del generador de vapor, la conducción a través de la pared del tubo y la convección (ebullición) desde la superficie del tubo externo al fluido lateral secundario.
En casos de transferencia de calor combinada para un intercambiador de calor, hay dos valores para h. Existe el coeficiente de transferencia de calor convectivo (h) para la película de fluido dentro de los tubos y un coeficiente de transferencia de calor convectivo para la película de fluido fuera de los tubos. La conductividad térmica (k) y el espesor (? X) de la pared del tubo también deben tenerse en cuenta.
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