Trocador frio

Tipos de trocadores de calor frios

Um trocador de calor frio é um tipo de trocador de calor que é principalmente usado para transferir calor de fluidos frios para outro fluido sem a necessidade de instalar equipamentos mecânicos externos ou eletricidade. Trocadores de calor frios industriais estão disponíveis em diferentes modelos, sendo assim aplicados para vários fins em diferentes indústrias.

• Trocador de calor frio de casco e tubos

  Este tipo de trocador de calor frio possui dois fluidos distintos fluindo em canais e direções separados. Este design aumenta a transferência de calor frio entre os fluidos. O trocador de calor frio de casco e tubos é amplamente utilizado em várias indústrias, como a indústria química, a indústria de refino de petróleo e a indústria de geração de energia, entre outras.

• Trocador de calor frio refrigerado a ar

  Também conhecido como refrigerador de ar, este trocador de calor frio utiliza ar ambiente para dissipar o calor de um fluido de processo. Ele consiste em tubos com aletas onde o fluido de processo flui e um ventilador sopra ar ambiente sobre as aletas. O calor é transferido do fluido de processo nos tubos para o ar, o que esfria o fluido. Os trocadores de calor frios refrigerados a ar são comumente usados nas indústrias petroquímica e de geração de energia, entre outras.

• Trocador de calor frio de tubo duplo

  O trocador de calor frio de tubo duplo é bastante simples. Normalmente consiste em um tubo externo e um tubo interno. O tubo interno é frequentemente chamado de tubo frio e permite que o fluido frio flua. O tubo externo também é conhecido como jaqueta, e permite que o fluido quente flua. No trocador de calor frio de tubo duplo, ambos os fluidos fluem em direções opostas. Isso permite que o fluido frio absorva calor do fluido quente. Os trocadores de calor frios de tubo duplo são bastante populares. Eles são frequentemente usados em pequenas plantas de processamento e fábricas.

• Trocador de calor frio de filme descendente

  Este é um tipo de trocador de calor frio onde um líquido forma um filme fino em tubos verticais. O líquido flui para baixo sob a influência da gravidade e compartilha calor com o fluido que flui dentro dos tubos. Os trocadores de calor frios de filme descendente são frequentemente usados em aplicações de dessalinização, refrigeração e processamento químico, entre outras.

• Trocador de calor frio de placas

  O trocador de calor frio de placas é feito de placas finas que são barradas por juntas. As placas são geralmente empilhadas juntas para que a água fria possa ser bombeada para os espaços entre as placas. Isso permite que o trocador de calor frio transfira calor do fluido quente que flui nos canais. Os trocadores de calor frios de placas são comumente usados na indústria de alimentos e bebidas, sistemas HVAC e indústrias de laticínios.

Especificações e manutenção de um trocador de calor frio

Projetado com especificações exclusivas, o trocador de calor frio funciona com uma capacidade ideal para fornecer transferência de calor eficaz e eficiente. As especificações são as seguintes:

• Tamanhos: Geralmente, os trocadores de calor frios são produzidos em tamanhos para atender às necessidades industriais. No entanto, os tamanhos ou dimensões mais populares disponíveis são as dimensões de 5 pés x 5 pés, 7 pés x 6 pés, 10 pés x 9 pés e 12 pés x 11 pés. Na maioria dos casos, o tamanho depende principalmente da aplicação e de outros fatores, como o volume do fluido que precisa ser processado.
• Variações de temperatura: A variação de temperatura é a função principal do trocador de calor frio. O objetivo do trocador de calor frio é processar e trocar calor de forma eficiente em temperaturas extremamente baixas e frias. A capacidade de temperatura pode chegar a -50°C a -200°C.
• Materiais: O material usado para construir o trocador de calor frio depende do tipo de trocador de calor frio que é. Os materiais incluem aço inoxidável, aço carbono, cobre, titânio e alumínio.
• Conexões: O trocador de calor frio é conectado a outros equipamentos, máquinas, canos ou sistemas por meio de acoplamento, flanges ou parafusos e porcas. A maneira como um trocador de calor frio se conecta a outros dispositivos é crucial para garantir um ajuste à prova de vazamentos e seguro, permitindo assim uma transferência de calor eficiente.
• Padrão de fluxo: O padrão de fluxo se refere à forma como os fluidos se movem dentro de um trocador de calor frio. Geralmente, o padrão de fluxo em um trocador de calor frio pode ser paralelo, contrário ou transversal. O padrão típico é o contracorrente, onde os dois fluidos fluem em direções opostas um ao outro.

Como qualquer outra máquina, o trocador de calor frio exige manutenção para garantir que funcione de forma eficiente e eficaz por um longo tempo. Algumas das dicas ou técnicas de manutenção para um trocador de calor frio são as seguintes:

• Limpeza: Uma dica essencial de manutenção para um trocador de calor frio é a limpeza regular. Isso evita o acúmulo de sujeira e outros depósitos que afetam seu desempenho.
• Detecção de vazamentos: Os trocadores de calor frios devem ser verificados regularmente quanto a vazamentos. O vazamento de frio pode levar à perda de refrigerante, reduzir a eficiência e aumentar os custos de energia.
• Substituição de peças: Às vezes, devido ao uso constante, partes do trocador de calor frio podem se desgastar. Isso pode resultar em menor eficiência. Para garantir um desempenho ideal, as peças desgastadas devem ser substituídas.
• Lubrificação: Lubrificar as partes móveis garante um movimento suave e fácil e previne desgaste durante o uso constante.
• Inspeção: Para garantir o uso eficiente e contínuo, é essencial inspecionar o trocador de calor frio regularmente. Isso ajuda a identificar quaisquer problemas que possam surgir, como bloqueios, vazamentos ou corrosão.

Aplicações industriais de trocadores de calor frios

Algumas indústrias que aplicam trocadores de calor frios incluem:

• Petróleo e gás

  O campo petrolífero utiliza os trocadores de calor frios para separar o gás natural de misturas gás-óleo, resfriando essas misturas até que os gases e os líquidos sejam distintos.

• Alimentos e bebidas

  Nos campos de fabricação de alimentos e bebidas, os trocadores de calor frios são frequentemente usados para congelar alimentos instantaneamente, resfriar líquidos, descongelar alimentos congelados e produzir refrigerante.

• Química e petroquímica

  Nesta indústria química, os trocadores de calor frios ajudam nas reações químicas sustentadas ou geradas por calor, decomposição química que requer resfriamento e resfriamento e condensação de produtos químicos e petroquímicos gasosos.

• Farmacêutica

  O trocador de calor frio minimiza a formação de subprodutos, diminui as taxas de reações dentro do processo químico, extrai e purifica microrganismos bioativos, congela, resfria e concentra soluções químicas em temperaturas específicas.

• Geração de energia

  Os trocadores de calor frios são valiosos em usinas de geração de energia geotérmica e solar. Em usinas geotérmicas, eles definem a temperatura do fluido de trabalho antes de entrar no reservatório geotérmico. Em usinas de geração solar, eles absorvem calor dos coletores solares e o transferem para o sistema de geração de energia.

• Sistemas HVAC

  Os sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado usam trocadores de calor frios regularmente ao projetar e construir. Os trocadores de calor frios nesses sistemas podem transferir facilmente o calor entre os meios.

• Plástico e polímero

  Os trocadores de calor frios também ajudam a reciclar plástico e polímero que fluem através das tubulações nessas indústrias. Eles resfriam o material rapidamente, aumentando sua viscosidade, e unem os laços de controle termostático para regular a temperatura de líquidos de plástico e polímero durante o processo.

• Têxtil

  Os trocadores de calor frios estão em uso na seção de tingimento e acabamento e na seção de fiação, onde regulam a temperatura da água e do ar.

• Metalúrgica

  Na indústria metalúrgica, os trocadores de calor frios são aplicados para resfriar reagentes e materiais quentes em altas temperaturas, garantir a operação constante do forno em temperatura, aumentar a recuperação de condensado e melhorar a taxa de condensação.

• Mineração

  Os trocadores de calor frios estão em uso para resfriar a água usada na operação de mineração e tratar termicamente o efluente.

• Automóvel

  Na indústria automotiva, os trocadores de calor frios estão em uso em aplicações como ar condicionado e radiador de veículo.

Como escolher um trocador de calor frio

Ao escolher um trocador de calor frio, os seguintes fatores devem ser considerados para garantir que a máquina correta seja escolhida.

• Requisitos do processo:

  A análise da aplicação pretendida deve ser feita cuidadosamente antes de escolher qualquer trocador de calor frio. Considere fatores como temperatura, pressão, taxas de fluxo e o volume de fluidos a serem processados.

• Tipos de projeto:

  É importante familiarizar-se com os vários projetos disponíveis. Cada um deles tem suas vantagens e desvantagens. Escolha um trocador que atenda aos requisitos específicos do processo e às restrições operacionais. Por exemplo, um trocador de calor de placas é adequado para compacidade e alta eficiência para um trocador de calor frio.

• Materiais de construção:

  Opte por um trocador que tenha materiais usados na construção compatíveis com os fluidos que estão sendo manuseados. Além disso, considere fatores como temperatura, pressão e requisitos de resistência à corrosão.

• Acessibilidade à manutenção:

  Escolha o tipo de trocador que é fácil de manter. Ele deve ter componentes que são fáceis de limpar, substituir ou acessar. A manutenção é muito importante para o desempenho e a longevidade do aparelho.

• Eficiência energética:

  Embora pequenos, os trocadores de calor frios na maquinaria são cruciais para a eficiência energética da máquina. É importante considerar os modelos que são energeticamente eficientes para que possa reduzir os custos operacionais e o impacto ambiental.

• Conformidade e padrões:

  Ao selecionar o trocador de calor frio, certifique-se de que ele atenda aos padrões e regulamentos relevantes da indústria. A não conformidade pode resultar em multas pesadas ou até mesmo em um processo judicial que pode afetar as operações comerciais.

Perguntas e Respostas

P: O que um trocador de calor frio existente em uma planta de refrigeração irá realizar?

R: Um trocador de calor frio em uma planta de refrigeração será responsável por transferir o frio de um refrigerante para outra substância como ar ou água ou para aumentar a temperatura do refrigerante vindo do compressor (se estiver na fase de condensação).

P: Qual a diferença entre um evaporador e um condensador?

R: Um evaporador absorve calor (portanto, é um lugar frio), enquanto um condensador libera calor (é um lugar quente).

P: É possível ter um trocador de calor sem mudança de fase?

R: Sim, a transferência de calor pode ocorrer sem mudança de fase. Por exemplo, condensadores e evaporadores refrigerados a ar usam trocadores de calor.

P: Quais são os principais tipos de trocadores de calor frios?

R: Os quatro principais tipos de trocadores de calor frios são: condensadores refrigerados a ar, condensadores refrigerados a água, evaporadores refrigerados a ar, evaporadores refrigerados a água e condensadores de duto duplo. Cada tipo é adequado para aplicações específicas e funciona com diferentes conceitos de transferência de calor.

P: Qual a diferença entre trocadores de calor frios e chillers?

R: Chillers são dispositivos de refrigeração complexos que removem calor de um líquido por meio de um ciclo de compressão de vapor ou absorção. Ao mesmo tempo, os trocadores de calor frios são dispositivos simplificados de transferência de calor que trocam o frio de um fluido para outro.