Para un calentador de haz de tubos de titanio en una solución de sulfato de aluminio (alumbre) al 15 % a 70 grados, ¿cuál es el espesor crítico de incrustaciones de hidróxido de aluminio que provoca una reducción del 50 % en la eficiencia de transferencia de calor?

Se precipitan incrustaciones de hidróxido de aluminio (Al(OH)3) sobre superficies de titanio calentadas en sulfato de aluminio (alumbre) al 15% a 70 grados. La báscula tiene una baja conductividad térmica (0,2-0,4 W/mK frente a 21,9 W/mK para el titanio). Un espesor de escala crucial de 0,5 mm conduce a una reducción del 50 % en la eficiencia de transferencia de calor, lo que requiere un aumento del doble en el tiempo de calentamiento o el consumo de energía.

Disminución cuantitativa de la transferencia de calor con el espesor de la escala

Grado 2 Ti, 15% Al2(SO4)3, 70 grados Flujo de calor 20 W/cm2:

Espesor de escala (mm) Resistencia térmica agregada (m2.K/W) Reducción de transferencia de calor (%) Aumento de potencia requerida
0 (limpio) 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× Tasa de crecimiento de escala frente a tiempo

Tiempo (horas) Espesor de escala (mm) Reducción de transferencia 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%
Guía de gestión de báscula

Espesor de escala (mm) Reducción de la transferencia de calor Acción sugerida Frecuencia de limpieza<0.1 <15%Annual 0.1-0.2 15-30% NoneMonitor Quarterly 0.2-0.5 30-60%Clean Now Monthly >0.5 >60 % de recomendación de ingeniería semanal de limpieza crítica ahora

Clean heater for aluminium sulphate service when scale thickness is 0.3 mm to avoid >50% de pérdida por transmisión de calor. Incrustaciones de Al(OH)₃ Disolver en ácido clorhídrico al 5% a 50ºC durante 30 minutos. El ingeniero mide el espesor de la escala para mantener eficiente la transferencia de calor.