Cálculo do trocador de calor de tubo de cobre

Tipos de cálculos de trocador de calor de tubo de cobre

• Cálculo do coeficiente global de transferência de calor:

  Esta avaliação determina a eficiência de um trocador de calor de tubo de cobre de primeira linha medindo o coeficiente que indica a transferência de calor entre os fluidos e o trocador de calor. Fatores como área de transferência de calor, taxa de transferência de calor e diferença de temperatura são incluídos no cálculo.

• Cálculo da disposição do fluxo de fluido:

  Fatores como o tipo de disposição do fluxo de fluido, incluindo trocadores de calor de fluxo cruzado, contracorrente e paralelo, têm impacto na eficácia da transferência de calor do trocador de calor. De acordo com pesquisas, o desempenho da transferência de calor do sistema de trocador de calor pode ser influenciado pela seleção da disposição de fluxo adequada para a aplicação específica de um trocador de calor de cobre.

• Cálculo da queda de pressão:

  Este cálculo avalia a queda de pressão através do trocador de calor, o que impacta o desempenho geral do sistema. A queda de pressão é influenciada por fatores como velocidade do fluido, vazão, área de transferência de calor e viscosidade.

• Método de efetividade-número de unidades de transferência (NTU):

  Cálculo QT:

  De acordo com um estudo recente, este método oferece um método confiável para determinar o desempenho de um trocador de calor, especialmente trocadores de calor de tubo de cobre. Usando as quantidades de unidades de transferência, a efetividade do trocador de calor é avaliada em uma estratégia sofisticada, porém prática. Além disso, a taxa total de transferência de calor do sistema de trocador de calor é determinada pelo cálculo do produto do coeficiente de transferência de calor e da área do trocador de calor.

• Cálculo do balanço energético:

  Se um trocador de calor de tubo de cobre está funcionando corretamente pode ser determinado por equações de balanço energético. Além disso, a equação também pode revelar a perda de energia e as fontes no sistema de trocador de calor.

Especificação & Manutenção

Em um tubo de trocador de calor de cobre, algumas especificações significativas incluem o diâmetro externo e interno, comprimento, espessura da parede, tipo de aleta, passo e grau do material.

• Diâmetro externo/interno: Os tubos do trocador de calor devem ter os diâmetros externos/internos adequados para se encaixar dentro do recipiente ou atender às conexões. Tamanhos comumente usados das dimensões são: 22mm x 1,5mm, 28mm x 2mm, 30mm x 3mm até 33,5mm x 2mm.
• Comprimento: Os tubos do trocador de calor são geralmente retos, mas podem ser fabricados com até 5000 mm de comprimento.
• Espessura da parede: Dependendo do material e do processo de fabricação, a espessura da parede da tubulação do trocador de calor variará. Para soldas a máquina, haverá um espaço entre as 2 extremidades, e a espessura deve ser superior a 2,5 mm para criar uma solda eficaz. Caso contrário, será de 0,5 mm ou mais. A espessura comum é de 0,8 mm.
• Aletas: As aletas longitudinais são mais comumente usadas em trocadores de calor, pois aumentam a transferência de calor. Elas geralmente existem em forma quadrada e podem ser feitas de barras planas, barras redondas ou até mesmo formas de arame. Os tipos de aletas também são chamados de serrilhados, anulares e rosqueados.
• Passo da aleta: O espaçamento entre as aletas varia. Em geral, passos de aletas mais próximos aumentam a área de superfície e, portanto, a transferência de calor, enquanto aletas com espaçamento maior reduzem os custos.
• Grau do material: Dependendo de onde o trocador de calor é usado, o grau do material mudará. Por exemplo, a cozinha usará cobre C70600, ou seja, liga de cobre contendo 90% de cobre e 10% de níquel, aumentando a resistência à corrosão em aplicações marítimas, enquanto C12200 é usado em lugares domésticos.

Manutenção

Os trocadores de calor exigem alguma manutenção, dependendo do tipo de trocador de calor e da qualidade do material. A limpeza das superfícies externas a cada mês é essencial para manter o desempenho em funcionamento. Alguns fabricantes possuem sistemas automatizados, o que reduz a necessidade de limpeza adicional.

No caso de trocadores de calor de cobre de placas, a cada três ou quatro meses, eles devem ser limpos quimicamente. Isso ocorre porque os produtos químicos começam a se acumular e podem afetar a transferência de calor e levar à corrosão.

Embora evitar a corrosão seja essencial, proteger prioritariamente o sistema de impurezas também é necessário. Um filtro de areia pode ajudar a evitar que as impurezas entrem no sistema de transferência de calor. No entanto, evitar a limpeza química e os filtros é sempre melhor do que substituir uma parte do sistema de trocador de calor.

Cenários de um cálculo de trocador de calor de tubo de cobre

Os trocadores de calor são componentes-chave em uma ampla gama de aplicações industriais.

• Sistemas HVAC:

  Os trocadores de calor são usados em sistemas de ar condicionado e refrigeração como condicionadores de ar de tubo de cobre. Eles também servem como condensadores e evaporadores para transferir calor entre os fluidos de trabalho e o ambiente a fim de controlar a temperatura e fornecer conforto térmico. O projeto e o cálculo dos trocadores de calor neste tipo de equipamento são extremamente importantes para a eficiência de todo o equipamento, e um cálculo adequado pode maximizar a recuperação de energia e minimizar os custos operacionais.

• Geração de Energia:

  Em usinas termoelétricas, os trocadores de calor são usados para converter o calor do vapor em energia mecânica. Neste cenário, a seleção e o cálculo adequados dos trocadores de calor garantem que a energia térmica do combustível seja convertida eficazmente em energia elétrica, melhorando assim a eficiência da geração de energia.

  Além disso, em sistemas de geração de energia fotovoltaica, os trocadores de calor podem ser usados para resfriar componentes eletrônicos, garantindo sua estabilidade e desempenho.

• Indústrias de petróleo e química:

  Os trocadores de calor são peças-chave de equipamentos para refino de petróleo e processamento químico. Por exemplo, melhorar o calor do petróleo bruto e produtos petrolíferos, ou resfriar o calor da reação química. O projeto e o cálculo adequados dos trocadores de calor garantem a operação eficiente e a segurança do processo químico.

• Processamento de Alimentos:

  Os trocadores de calor desempenham um papel fundamental no processamento e preservação de alimentos. Por exemplo, processamento de pasteurização e esterilização, refrigeração e armazenamento. A transferência eficiente de calor pelo trocador de calor ajuda a manter a qualidade e a segurança dos alimentos.

Como escolher cálculos de trocador de calor de tubo de cobre

Quando se usa uma ferramenta de cálculo de trocador de calor, vários fatores devem ser considerados para garantir que o trocador seja adequadamente projetado para a aplicação pretendida.

• Propriedades do Fluido:

  O primeiro passo é definir os fluidos que trocarão calor no trocador. Isso inclui as capacidades térmicas específicas, temperaturas, pressões, densidades, vazões e condutividades térmicas. É importante observar que as propriedades do fluido podem variar dependendo da temperatura. Portanto, é crucial obter as propriedades na temperatura específica em que elas estarão no trocador de calor.

• Carga Térmica:

  É a quantidade total de transferência de calor que o trocador de calor deve atingir, normalmente medida em watts ou kilowatts. A carga térmica deve ser determinada calculando a quantidade de calor que deve ser removida ou adicionada ao fluido no trocador de calor. Coisas como a aplicação e os fluidos específicos podem ajudar a determinar a carga térmica.

• Parâmetros de Projeto:

  Selecione o tipo de trocador de calor a ser usado com base na aplicação. Coisas como as quedas de pressão permitidas e as temperaturas máxima e mínima também devem ser definidas.

• Seleção de Materiais:

  Materiais adequados devem ser selecionados para o trocador de calor, considerando o potencial de corrosão e incrustação dos fluidos e as condições de temperatura e pressão de operação.

• Projeto Iterativo:

  Usar a ferramenta de cálculo de trocador de calor é um processo iterativo. Depois que a ferramenta é executada com os parâmetros de entrada, revise os resultados e ajuste os parâmetros de entrada para otimizar o projeto do trocador de calor para a aplicação específica.

Cálculo do trocador de calor de tubo de cobre Q&A

P1: Qual é a diretriz para realizar o cálculo do trocador de calor de tubo de cobre?

A1: Os usuários podem seguir algumas etapas para realizar os cálculos do tubo do trocador de calor. Primeiro, eles precisam definir o projeto do trocador de tubo e determinar as propriedades dos fluidos de trabalho. Em seguida, eles precisam calcular o coeficiente de transferência de calor e a área. Finalmente, eles precisam realizar a análise termodinâmica do trocador de calor.

P2: Quais são os tipos comuns de trocadores de calor de cobre?

A2: Os tipos de trocador de calor de cobre incluem o trocador de calor de tubo de aletas de cobre, o trocador de calor de feixe de tubos de cobre, o trocador de calor de cobre para chuveiro e o trocador de calor de cobre espiral.

P3: É necessário calcular os trocadores de calor?

A3: É essencial calcular o trocador de calor para obter a área de transferência de calor. O cálculo ajudará o projetista a saber se o trocador de calor compacto ou grande é suficiente para a aplicação. A eficiência do fabricante também aumentará após o cálculo do trocador de calor.