Para um aquecedor de feixe de tubos de titânio em uma solução de 15% de sulfato de alumínio (alum) a 70 graus, qual é a espessura crítica da escala de hidróxido de alumínio que causa uma redução de 50% na eficiência de transferência de calor?

Incrustações de hidróxido de alumínio (Al(OH)3) são precipitadas em superfícies de titânio aquecidas em sulfato de alumínio a 15% (alúmen) a 70 graus. A escala tem baixa condutividade térmica (0,2-0,4W/mK vs 21,9W/mK para titânio). Uma espessura de escala crucial de 0,5 mm leva a uma redução de 50% na eficiência da transferência de calor, exigindo um aumento de 2x no tempo de aquecimento ou no consumo de energia.

Diminuição quantitativa da transferência de calor com espessura de escala

Grau 2 Ti, 15% Al2(SO4)3, 70 graus Fluxo de calor 20 W/cm2:

Espessura da escala (mm) Resistência térmica adicionada (m2.K/W) Redução da transferência de calor (%) Aumento de potência necessário
0 (limpo) 0 0% 1,0× 0.1 0.00025-0.0005 10-20% 1,1-1,25× 0.2 0.0005-0.001 20-35% 1,25-1,5× 0.3 0.00075-0.0015 30-50% 1,4-2,0× 0.5 0.00125-0.0025 45-65% 1,8-2,8× 1.0 0.0025-0.005 65-85% 2,8-6,5× Taxa de crescimento de escala versus tempo

Tempo (horas) Espessura da escala (mm) Redução da transferência de calor (%) 100 0.05-0.10 5-15% 500 0.15-0.30 20-45% 1,000 0.25-0.50 35-65% 2,000 0.40-0.80 50-80%
Guia de gerenciamento de escala

Espessura da escala (mm) Redução na transferência de calor Frequência de ação sugerida de limpeza<0.1 <15%Annual 0.1-0.2 15-30% NoneMonitor Quarterly 0.2-0.5 30-60%Clean Now Monthly >0.5 >Recomendação semanal de engenharia de 60% de limpeza crítica agora

Clean heater for aluminium sulphate service when scale thickness is 0.3 mm to avoid >50% de perda de transmissão de calor. Incrustação de Al(OH)₃ Dissolver em ácido clorídrico 5% a 50ºC por 30 minutos. O engenheiro mede a espessura da escala para manter a transferência de calor eficiente.