Encrassement – Facteur d’encrassement
La surveillance en ligne des échangeurs de chaleur commerciaux est effectuée en suivant le coefficient de transfert de chaleur global , car ce dernier a tendance à diminuer avec le temps en raison de l’ encrassement . L’encrassement est l’accumulation de matériaux non désirés sur des surfaces solides au détriment de la fonction. Les matériaux d’encrassement peuvent être constitués d’organismes vivants ou d’une substance non vivante (minéraux ou composés organiques). La couche de dépôts représente une résistance supplémentaire au transfert de chaleur et provoque une diminution du taux de transfert de chaleur dans un échangeur de chaleur. En conséquence, l’ encrassementdans les échangeurs de chaleur réduit l’efficacité thermique, diminue le flux de chaleur, augmente la température du côté chaud, diminue la température du côté froid, induit une corrosion sous le dépôt, augmente l’utilisation de l’eau de refroidissement. L’effet net de ces accumulations sur le transfert de chaleur est représenté par un facteur d’encrassement , Rf, qui mesure la résistance thermique globale introduite par l’encrassement.
Coefficient de transfert de chaleur global
Un échangeur de chaleur implique généralement deux fluides en écoulement séparés par une paroi solide. Un grand nombre des processus de transfert de chaleur rencontrés dans l’industrie impliquent des systèmes composites et même une combinaison de conduction et de convection . La chaleur est d’abord transférée du fluide chaud au mur par convection, à travers le mur par conduction et de nouveau du fluide au froid par convection.
Avec ces systèmes composites, il est souvent commode de travailler avec un coefficient global de transfert de chaleur , connu comme un facteur U . Le facteur U est défini par une expression analogue à la loi de Newton sur le refroidissement :
Le coefficient global de transfert de chaleur, U, est lié à la résistance thermique totale et dépend de la géométrie du problème. Par exemple, le transfert de chaleur dans un générateur de vapeur implique la convection de la majeure partie du liquide de refroidissement du réacteur vers la surface du tube interne du générateur de vapeur, la conduction à travers la paroi du tube et la convection (ébullition) de la surface du tube externe vers le fluide du côté secondaire.
En cas de transfert de chaleur combiné pour un échangeur de chaleur, il existe deux valeurs pour h. Il existe un coefficient de transfert de chaleur par convection (h) pour le film de fluide à l’intérieur des tubes et un coefficient de transfert de chaleur par convection pour le film de fluide à l’extérieur des tubes. La conductivité thermique (k) et l’épaisseur (Δx) de la paroi du tube doivent également être prises en compte.
