Permutador térmico defletor e tubo

Tipos de trocadores de calor de tubo e defletor

O principal dispositivo utilizado na troca de calor entre dois fluidos é o trocador de calor de tubo e defletor, que também serve como a palavra-chave principal. Por outro lado, o defletor se refere às partições localizadas dentro dos trocadores de calor, especificamente projetadas para controlar o movimento do fluido. Os defletores não se limitam apenas a trocadores de calor de tubo, mas também podem ser encontrados em outros tipos de sistemas de aquecimento. Eles servem ao propósito de redirecionar o fluxo de fluidos de uma forma que maximize a transferência de calor entre o fluido e a superfície dos tubos.

Máquinas chamadas trocadores de calor são projetadas para transferir calor entre dois ou mais fluidos. Os fluidos podem estar na forma de líquidos ou gases. Os trocadores de calor são capazes de transferir calor sem que os fluidos se misturem um com o outro. Existem alguns tipos comuns de trocadores de calor que incluem:

• Trocador de calor de tubo duplo: Como o nome sugere, o trocador de tubo duplo possui dois tubos separados, um contendo o fluido quente e o outro o fluido frio. O fluxo de fluido pode ser contracorrente ou paralelo. Configurações de fluxo contracorrente são mais eficazes porque mantêm um gradiente de temperatura.
• Trocador de calor de placas: Este trocador de calor consiste em várias placas finas de metal corrugado colocadas paralelamente umas às outras. Os fluidos frio e quente fluem em canais alternados entre as placas, resultando em transferência de calor. O trocador de placas é compacto e possui uma grande área de superfície para troca de calor. É adequado para situações com espaço limitado.
• Trocador de calor resfriado a ar: Os trocadores resfriados a ar usam ar ambiente para remover calor do fluido quente ou transferir calor para ele. Normalmente, são usados tubos com aletas que permitem a passagem de ar por eles. Os modelos de tiragem forçada, tiragem natural e evaporativo são todas variações.
• Trocador de calor espiral: Um trocador de calor espiral consiste em duas placas enroladas em espiral que criam dois canais opostos. Este dispositivo é compacto e possui a capacidade de trocar calor rapidamente. O trocador de calor é particularmente adequado para a troca de calor entre fluidos que são propensos à incrustação e aqueles com altos coeficientes de transmissão de calor.
• Trocador de calor de fonte terrestre: Os trocadores de calor de fonte terrestre também são conhecidos como trocadores de calor geotérmicos, e são projetados para extrair calor do solo ou transferi-lo para o solo de acordo com o sistema de energia geotérmica. Eles usam configurações de tubo vertical, horizontal ou espiral e são aplicados em áreas como bombas de calor geotérmicas e sistemas de aquecimento central.

Estes são apenas alguns exemplos de trocadores de calor, e cada tipo possui vantagens distintas em ambientes industriais, incluindo uma grande eficiência de transferência de calor, um design pequeno e um alto grau de flexibilidade.

Especificações e manutenção de trocadores de calor de tubo e defletor

Especificações

• Tamanhos e conexões:

  Os trocadores de calor de tubo e defletor estão disponíveis em vários tamanhos, variando de pequenos a grandes. Suas dimensões gerais incluem o comprimento, o diâmetro e a altura. A razão comprimento-diâmetro para feixes de tubos geralmente varia de 3:1 a 10:1. Além disso, o trocador de calor também possui conexões de baixa queda de pressão com opções de flange, roscado, solda de encaixe ou ranhura.

• Pressão e temperatura de operação:

  Geralmente, os trocadores de calor de tubo e defletor são adequados para trabalhar em temperaturas ou pressões altas/baixas, que variam de -196 a 450 graus Celsius e de 0 a 60 MPa. A personalização está disponível se os usuários desejarem alterar os limites.

• Material da casca e do tubo:

  Os trocadores de calor de tubo e defletor são feitos de diferentes materiais, como aço carbono, aço liga, aço inoxidável, liga de cobre, titânio, fibra de carbono, revestido de vidro, etc. É essencial escolher o material combinando condutividade térmica, resistência à corrosão e limpeza.

• Tratamento de superfície:

  Os usuários também podem ter os trocadores de calor de tubo e defletor com diferentes tratamentos de superfície, como polimento, jateamento de areia, revestimento, etc. O tratamento de superfície melhora a resistência à corrosão e a capacidade de limpeza, reduzindo a rugosidade e aumentando a suavidade.

Manutenção

• Inspeção:

  Os usuários devem inspecionar regularmente os trocadores de calor para verificar os danos e a degradação dos componentes do trocador, como tubos, defletores, cascas, etc. Conserte ou substitua as peças danificadas, se necessário.

• Limpeza:

  É essencial limpar os trocadores de calor de tubo e defletor periodicamente para remover incrustações, incrustações e depósitos. Selecione agentes e métodos de limpeza adequados após avaliar o material do trocador de calor e os tipos de sujeira.

• Verificação de vazamentos e reparo:

  Os usuários devem verificar os trocadores de calor regularmente e repará-los a tempo se houver vazamento de gás ou líquido.

• Substituição de vedações e juntas:

  As vedações e juntas são componentes essenciais que garantem a estanqueidade do trocador de calor. Portanto, os usuários devem verificar e substituí-los periodicamente.

• Lubrificação:

  Os usuários também precisam lubrificar as partes móveis do trocador de calor, como válvulas e juntas, para garantir sua flexibilidade e confiabilidade.

Aplicações de trocadores de calor de tubo e defletor

Os trocadores de calor com defletores são usados principalmente em indústrias com altas necessidades de transferência de calor. As usinas de energia normalmente as usam para resfriar água de condensado aplicando água de resfriamento, representando 75% de todo o equipamento de transferência de calor. As refinarias costumam usar equipamentos de trocador de calor tubular para remover calor do óleo cru quente. Em plantas de processamento químico, os trocadores de calor tubulares são amplamente utilizados para aquecer e resfriar reações químicas.

As indústrias de alimentos e bebidas usam trocadores de calor tubulares para pasteurização, esterilização e refrigeração de produtos. Os sistemas HVAC usam trocadores de calor tubulares para chillers, caldeiras e sistemas de refrigerante. Os sistemas de recuperação de calor usam trocadores de calor tubulares para recuperar calor residual de gases de combustão, sistemas de exaustão ou processos industriais para pré-aquecer água de alimentação ou água quente.

As indústrias marítimas que fabricam ou mantêm embarcações com sistemas de resfriamento ou condensação usam sistemas de trocador de calor de defletor de tubo. Essas embarcações incluem navios, plataformas offshore e submarinos.

As usinas termoelétricas usam trocadores de calor de defletor de tubo para resfriar água de condensado. Os sistemas de refrigeração e ar condicionado usam trocadores de calor de defletor de tubo para condensadores e evaporadores para transferir calor entre o refrigerante e o ambiente circundante.

As indústrias de fabricação de microeletrônicos usam trocadores de calor de defletor de tubo para controle de temperatura e resfriamento em equipamentos de fabricação de semicondutores e outros processos de fabricação de precisão.

Como escolher um trocador de calor de tubo e defletor

Para começar, entender a principal aplicação de um trocador de calor pode ajudar a selecionar o trocador mais adequado. Os trocadores de calor com defletores são usados principalmente na indústria de máquinas, indústria petroquímica, geração de energia, construção naval, indústria de alimentos e bebidas, indústria farmacêutica e sistemas HVAC.

Os trocadores de calor com defletores são vitais para manter a eficiência de produção ideal e garantir a qualidade do produto nessas indústrias. Portanto, seguir os requisitos específicos das normas e regulamentos industriais para garantir segurança, conformidade e sustentabilidade ambiental é fundamental.

Utilizar a capacidade total do trocador também é inegociável ao selecionar um trocador para atender às suas necessidades. Preste atenção à área de superfície de transferência de calor, vazões de fluido e coeficientes de transferência de calor para evitar subutilização ou super-exploração que podem levar a danos e desgaste mais rápido.

A durabilidade é um fator crucial na seleção de um trocador de calor, pois esses trocadores suportam imensa pressão e estresse. Escolha um material que possa resistir à corrosão, erosão e incrustação, e veja se os requisitos de manutenção do trocador são simples e fáceis de seguir. Caso contrário, deve ser uma peça durável que não precise de manutenção e reparos constantes para funcionar.

Isso é particularmente importante quando um trocador é usado em locais remotos, longe de técnicos e prestadores de serviços. Considere o espaço de instalação e o layout do sistema para garantir que o trocador de calor possa caber e funcionar bem dentro da configuração existente.

Por fim, é importante considerar o impacto ambiental do trocador de calor, escolhendo modelos energeticamente eficientes que cumpram práticas ecologicamente corretas para reduzir a sua pegada de carbono e contribuir para o desenvolvimento sustentável.

FAQ

Q1: Quais são as tendências em relação aos trocadores de calor?

A1: Espera-se que o tamanho do mercado global de trocadores de calor cresça de USD 15,49 bilhões em 2022 para USD 23,58 bilhões em 2030, exibindo uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 5,60% durante o período de previsão.

Q2: Quais são as vantagens dos trocadores de calor de tubo e defletor?

A2: Os trocadores de calor de tubo e defletor estão entre as formas mais eficientes de transferir calor. Eles são econômicos, compactos e duráveis, com baixas necessidades de manutenção, tornando-os uma escolha popular em várias indústrias.

Q3: Quais são as limitações dos trocadores de calor de tubo e defletor?

A3: Os trocadores de calor de tubo e defletor não são totalmente adequados para fluidos de baixa viscosidade. Eles também exigem um projeto cuidadoso e seleção de materiais para evitar vazamentos e comprometer a qualidade do produto.