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Incrustação do trocador de calor

1920
Trocador de calor com depósitos de incrustação que afetam o desempenho térmico em termodinâmica.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

A incrustação é o acúmulo de material indesejado nas superfícies de transferência de calor, o que introduz uma resistência térmica adicional e degrada o desempenho de um trocador de calor. Essa resistência à incrustação (Rf) reduz o coeficiente global de transferência de calor (U). O efeito é quantificado na equação global de transferência de calor: 1/U = 1/hi + 1/ho + Rf + Rw.

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
Termodinâmica

Tipo

Processo físico

Interrupção

Incremental

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Observação da formação de incrustações em caldeiras e chaleiras.
  • Compreensão da resistência térmica e da lei de Fourier
  • desenvolvimento da química industrial e tratamento de água
  • avanços na ciência dos materiais e estudos de corrosão

Aplicações

  • planos de manutenção preditiva para plantas industriais
  • Projeto de procedimentos de limpeza química para equipamentos de processo
  • Desenvolvimento de revestimentos e materiais anti-incrustantes
  • Programas de tratamento de água para torres de resfriamento e caldeiras
  • superdimensionamento de novos trocadores de calor para compensar incrustações futuras

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: incrustação, formação de depósitos, trocador de calor, resistência térmica, manutenção, transferência de calor, coeficiente global de transferência de calor, bioincrustação, queda de pressão, limpeza.

Contexto histórico

Incrustação do trocador de calor

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

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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