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Ensuciamiento del intercambiador de calor

1920
Intercambiador de calor con depósitos de incrustaciones que afectan al rendimiento térmico en termodinámica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Las incrustaciones son la acumulación de material no deseado en las superficies de transferencia de calor, lo que introduce una resistencia térmica adicional y degrada el rendimiento de un intercambiador de calor. Esta resistencia a las incrustaciones ([latex]R_f[/latex]) reduce el coeficiente global de transferencia de calor (U). El efecto se cuantifica en la ecuación global de transferencia de calor: [latex]\frac{1}{U} = \frac{1}{h_i} + \frac{1}{h_o} + R_f + R_w[/latex].

Fouling is a critical, time-dependent problem in nearly all heat exchanger applications. It increases thermal resistance, impedes fluid flow (increasing pressure drop and pumping costs), and can initiate corrosion. There are several types of fouling. Precipitation fouling occurs when dissolved solids in a fluid precipitate onto surfaces, common in cooling water systems (scaling). Particulate fouling is the accumulation of suspended particles like dust or rust. Corrosion fouling results from the heat transfer surface itself reacting to form an insulating layer of corrosion products. Chemical reaction fouling involves reactions within the process fluid that form deposits, such as in polymerization processes. Finally, biofouling is the growth of microorganisms, algae, or slime on surfaces, prevalent in raw water systems. To account for this inevitable degradation, engineers include a ‘fouling factor’ or ‘fouling resistance’ ([latex]R_f[/latex]) during the design phase. This essentially means the heat exchanger is oversized to ensure it still meets the required heat duty after a certain period of operation with the expected level of fouling. The overall heat transfer coefficient for a clean exchanger ([latex]U_{clean}[/latex]) is related to the dirty or service coefficient ([latex]U_{dirty}[/latex]) by [latex]\frac{1}{U_{dirty}} = \frac{1}{U_{clean}} + R_f[/latex]. Managing and mitigating fouling through chemical treatment, filtration, and periodic cleaning is a major aspect of industrial maintenance.

UNESCO Nomenclature: 3328
- Termodinámica

Tipo

Proceso físico

Ruptura

Incremental

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Observación de la acumulación de incrustaciones en calderas y hervidores.
  • understanding of thermal resistance and Fourier’s law
  • desarrollo de la química industrial y el tratamiento del agua
  • avances en la ciencia de los materiales y estudios de corrosión

Aplicaciones

  • Programas de mantenimiento predictivo para plantas industriales
  • Diseño de procedimientos de limpieza química para equipos de proceso
  • desarrollo de recubrimientos y materiales antiincrustantes
  • Programas de tratamiento de agua para torres de refrigeración y calderas
  • Sobredimensionamiento de nuevos intercambiadores de calor para tener en cuenta futuras incrustaciones

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Related to: fouling, scaling, heat exchanger, thermal resistance, maintenance, heat transfer, overall heat transfer coefficient, biofouling, pressure drop, cleaning.

Contexto histórico

Ensuciamiento del intercambiador de calor

1910
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1922
1925-01-01
1930
1910
1920
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1922
1924
1927
1930

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

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