Corecia TMpentru SC coaxial (concentric, eav n eav) indiferent dac echicurent sau contracurent:

diferenamotoare

SC multitubulare corecie TM din cauza circulaiei (treceri, icane, curent ncruciat) msurabile sunt tot temperaturile de la capete (intrri i ieiri), dar diferena

Corecia TMfactorul de corecie FG din diagrame, funcie de ali doi parametri:Z, raportul dintre rcirea fluidului cald (1) i nclzirea celui rece (2):

H, randamentul nclzirii, adic raportul dintre creterea real de temperatur a fluidului rece fa de cea maxim posibil (SC infinit lung, contracurent): La lungime infinit, ' va tinde la 0 (captul cald al SC este n echilibru)

SC 1 2SC 2 4SC 1 1 FG = 1!Corecia:

(uzual, FG > 0,8)

Pre-dimensionare SCestimare AT din:

QT poate fi o sarcin termic impus sau care poate rezulta din BT (aproximri!)KT se aproximeaz (valoare, constan!)TM se aproximeaz (circulaie)

verificare indispensabil! (AT a rezultat cu o mare aproximaie)

La diferene mari de temperatur pentru unul din fluide variaii neliniare ale proprietilor fizice (trebuie tiute!); n plus, crete influena lui Pr:

i pot exista tendine contrare(ex. pcur: deci Re i Pr , iar T i KT ! de ce?)Alte corecii

Depuneri n traseul de aer condiionat, evi central termic, mantaua (?) SC

*Cauzele depunerilorDepozitele (fouling, scaling) materiale strine (bio~ sau anorganice):Macrofouling-ul este procesul de apariie a unor depuneri grosiere de origine biologic sau anorganic, intrate n circuitul apei de rcire din sursele de ap utilizate (mare, ruri sau lacuri)

Cauzele depunerilorMicrofouling-ul poate fi determinat de cauze diferite:Precipitarea unor sruri, oxizi sau hidroxizi din soluii apoase (cristalizare) Anumite sruri prezente n apa natural (de ex. sulfatul de calciu) sunt mai puin solubile n apa cald dect n apa rece: lng peretele evii prin care se transfer cldura, unde temperatura este mai ridicat, se poate atinge limita de solubilitate, ceea ce determin precipitarea acestor sruri i formarea unui strat aderentDepuneri de particule coloidale pe suprafaa de transfer termic (sedimentare)Sedimentarea unor materiale relativ grosiere aflate n suspensie (slam)

Cauzele depunerilorMicrofouling-ul poate fi determinat de cauze diferite:Formarea de depozite provenite din procese de coroziune a suprafeei metaliceDepozite provenite din reacii chimice (descompunerea sau polimerizarea unor substane organice la contactul cu suprafaa cald, cu formarea unor depozite de crbune cocsificare sau gume foarte aderente)Dezvoltarea de alge sau bacterii (bio)Combinaii ale cauzelor menionate anterior (mecanisme multiple), plus geometria SC (zone stagnante, profiluri, ngustri)

Microfoulinga) sruri precipitate; b) bio-fouling; c) produse de coroziunea)b)c)

Efectele depunerilorDepunerile influeneaz performanele unui schimbtor de cldur n dou moduri:

n situaia n care depunerile determin o reducere important a seciunii de curgere a fluidului, crete consumul de energie pentru pomparea fluidului (datorit amplificrii pierderilor de presiune) cu debitul impus de cerinele tehnologice; frecare prin rugozitate

depunerile constituie o rezisten suplimentar la transferul termic prin peretele ce separ fluidele ce schimb cldura:

Efectele depunerilorCoeficientul total de transfer termic:

S-au pus n eviden crustele desigur c grosimea lor nu este uniform, dar se apreciaz ca fiind mic (n raport cu raza); problema este conductivitatea

Tot o corecie! Trebuie planificat(?)

Efectele depunerilorCoeficientul total de transfer termic:

S-au pus n eviden crustele desigur c grosimea lor nu este uniform, dar se apreciaz ca fiind mic (n raport cu raza); problema este conductivitatea

Tot o corecie! Trebuie planificat(?)

Efectele depunerilorFactori de depunere:

Rezistene adiionale la transferul termic

Factori de depunere

FluidulFactorul de depunere (m2C/W)Ap distilat, ap de mare, ap de ru:sub 50Cpeste 50C

0,00010,0002Vapori de ap (liberi de ulei)0,0001Agent frigorific lichid0,0002Agent frigorific vapori0,0004Vapori de alcool0,0001Aer0,0004

Prevenirea depunerilorAlegerea materialului de construcie al evilor schimbtorului de cldur

Folosirea unor materiale metalice rezistente la coroziune sau care s nu produc o cantitate mare de produi de coroziune. n cazul n care este de la nceput acceptat ideea ndeprtrii periodice a depunerilor formate, materialul de construcie trebuie s fie rezistent la agenii de splare ce urmeaz a fi utilizai;

Prevenirea depunerilorBiofouling-ul poate fi prevenit prin utilizarea unor materiale care mpiedic sau reduc acest fenomen (de ex. aliaje pe baz de Cu i Ni n care cuprul s fie prezent n proporie de peste 70 %) otrav!!!Operarea la viteze mari de curgere a fluidului (care diminueaz tendina de fouling) impune utilizarea unor materiale rezistente la eroziune (un aliaj cu circa 83 % Cu, 17 % Ni i 0,4 % Cr are asemenea proprieti care permit operarea la viteze de circa 8 m/s ale apei de mare)

Prevenirea depunerilorTratarea prealabil a fluidelorReprezint cea mai utilizat metod de control a fenomenului de fouling i const n reducerea posibilitii de ptrundere a agenilor n circuitul apei de rcire. Acest lucru se poate realiza prin: prefiltrarea iniial a apei (pentru prevenirea macrofouling-ului); tratarea apei prin tehnologii cu membrane (osmoz invers) sau schimbtori de ioni;

Prevenirea depunerilorpentru minimizarea generrii de produi de coroziune se apeleaz la controlul pH-ului (prin alcalinizare cu amoniac, etanolamin, fosfat de sodiu), controlul coninutului de oxigen dizolvat (adugare de hidrazin) sau adugarea de inhibitori de coroziune: ageni chelatici (EDTA), amine alifatice cu lan lung, poliamine (octadecilamin, helamin), polielectrolii (acid poliacrilic, acid polimetacrilic, cu masa molar mai mare de 10000). Rolul inhibitorilor de coroziune este acela de a interfera cu procesele de cristalizare, aderen la suprafa sau consolidarea depozitului;adugarea de substane biocide (pentru apa cu temperatur mic): clor, brom, amestecul de clormetilizotiazolin i metiltiazolin etc.

Tratarea depunerilorn situaia n care fenomenul de fouling nu poate fi total eliminat, este necesar ndeprtarea periodic a depozitelor formate, nainte ca efectele defavorabile ale acestora s-i fac simit prezena asupra performanelor utilajului. Se utilizeaz att metode on-line ct i off-line n raport cu procesul de schimb termic pentru care este destinat utilajul respectiv:

Tratarea depunerilorMetode chimiceAceste metode fac uz de lichide de splare sau substane chimice specifice pentru ndeprtarea straturilor formate i constau n succesiunea de operaii: activare chimic curare - cltire. La alegerea metodei trebuie s se in seama de toxicitatea substanelor utilizate (n industria alimentar) i de volumul de soluie necesar pentru ndeprtarea naintat a depunerilorMetode mecanicen principiu, aceste metode constau n utilizarea unor corpuri care, prin deplasare n interiorul fasciculului de evi, determin desprinderea depozitului aderent pe peretele evilor:

Tratarea depunerilorProcedeul cu bile spongioase flotabile n circulaie

Tratarea depunerilorProcedeul cu corpuri prevzute cu lame de raclare a depozitului

Tratarea depunerilorProcedeul HydroDrill off-line

Tratarea depunerilorMetode termiceAceste metode realizeaz ndeprtarea depozitului format pe peretele evii prin uscarea acestuia, provocat de nclzirea suportului solid (de exemplu prin cureni de inducie), ceea ce determin fragilizarea i desprinderea depunerii urmat de antrenarea sa de ctre un lichid de splare (procedeu off-line). Metoda este utilizat i pentru sterilizarea evilor n industria farmaceutic sau alimentar.

Tratarea depunerilorMetode specialeInducerea loviturii de berbec care determin desprinderea prin elongaie a stratului de depunere;Generarea de vibraii ale suportului pe care se afl depunerea;Utilizarea cmpului magnetic pentru ndeprtarea pietrei depuse pe perete (?);Tratamentul nanotehnic al peretelui prin care se previne formarea depozitelor.

Alte coreciiDac au loc variaii mari de temperatur n ambele fluide, ipoteza unui KT constant O situaie des ntlnit este:(n gaze, T este modest, dar nlichide i vapori supranclzii)

Rezolvarea aici este evident se consider 2 utilaje nseriate cu valori constante ale lui KT pe fiecare poriune

Alte coreciiDac variaiile sunt mari i lungimile la fel, iar aproximaia anterioar nu merge, trebuie considerat medierea prin integral:

(desigur c trebuie obinut relaia) rezolvare numeric (de ce?)

Alte coreciide exemplu, metoda trapezelor:

alte metode?