Trocador de calor elétrico

Tipos de Trocadores de Calor Elétricos

Um trocador de calor transfere calor entre dois ou mais fluidos ou entre um fluido e um sólido, sem misturar os fluidos ou permitir que entrem em contato um com o outro. O principal objetivo de um trocador de calor é transferir calor entre dois fluidos para fins de aquecimento ou resfriamento.

Um trocador de calor é projetado para maximizar a transferência de calor entre os dois fluidos, minimizando a queda de pressão. Os tipos comuns de trocadores de calor elétricos incluem:

• Trocador de Calor de Placas: Um trocador de calor de placas é composto por placas corrugadas alojadas em uma estrutura. Os fluidos fluem em canais alternados formados pelas placas. A grande área superficial das placas facilita a transferência de calor entre os dois fluidos.
• Trocador de Calor de Tubo Duplo: Um trocador de calor de tubo duplo consiste em dois tubos paralelos, um dos quais está envolto em torno do outro. O calor é transferido entre os dois fluidos fluindo em direções opostas através dos dois tubos. Esse tipo de trocador de calor é comumente usado para aplicações de transferência de calor de baixa a média. Outras variantes do trocador de calor de tubo duplo incluem um trocador de calor de tubo concêntrico, um trocador de calor espiral e um trocador de calor de duto de seção transversal redonda.
• Trocador de Calor Tubular: Os trocadores de calor tubulares são compostos por tubos longos (ou um feixe de tubos) fixados em uma carcaça. Um fluido flui através dos tubos, enquanto o outro fluido flui através da carcaça. Os trocadores de calor tubulares são ideais para aplicações que envolvem condições de alta pressão e alta temperatura.
• Trocador de Calor de Ar: Um trocador de calor ar-ar transfere calor de uma corrente de ar para outra. Ele melhora a eficiência energética reduzindo a quantidade de energia necessária para aquecer ou resfriar um espaço. Um trocador de calor ar-fluido transfere calor de uma corrente de ar para outro fluido (geralmente água). É comumente usado para extrair calor do ar em sistemas de refrigeração e HVAC.
• Trocador de Calor Espiral: Um trocador de calor espiral consiste em dois canais espirais e os dois fluidos fluem em direções contracorrentes através dos canais. O trocador de calor é um design compacto e ideal para aplicações com espaço limitado.
• Trocador de Calor de Tubo Aletado: Os trocadores de calor de tubo aletado são compostos por um feixe de tubos com aletas presas aos tubos. As aletas aumentam a área superficial dos tubos para melhorar a transferência de calor entre os fluidos.

Escolher o tipo certo de trocador de calor elétrico para uma aplicação é crítico. Fatores como material de construção, arranjo de fluxo, queda de pressão, temperatura de operação e pressão dos fluidos precisam ser considerados.

Especificações e Manutenção de Trocadores de Calor Elétricos

As especificações do trocador de calor elétrico variam dependendo do tipo e modelo em uso. No entanto, algumas especificações típicas são as seguintes.

• Os dois fluidos, geralmente um líquido e um gás, fluem através das placas em direções opostas um ao outro. Isso garantirá que os fluidos permaneçam em contato pelo maior tempo possível para produzir a eficiência ideal. A razão de fluxo de líquidos e gases é geralmente 50:50, mas isso pode variar dependendo da situação.
• As placas de aço inoxidável compõem a área do trocador de calor. A área é geralmente em torno de 0,5 m² a 1500 m². Este tamanho variará dependendo do uso específico e pode ser personalizado se for um trocador de calor elétrico compacto.
• A capacidade elétrica indica a tensão na qual os trocadores de calor funcionam. Muitas unidades de troca funcionam de 220V a 440V; no entanto, capacidades mais altas e mais baixas também estão disponíveis.
• A área de transferência de calor é o tamanho real da superfície de transferência de calor nas placas. A área é geralmente entre 10 m² a 100.000 m². A área de transferência de calor determinará a rapidez e eficiência com que as unidades podem transferir calor entre os fluidos.
• Acesso à Manutenção: Manter um trocador de calor elétrico significa alcançar a unidade. Portanto, é importante ver que há um espaçamento de placa consistente para que as ferramentas necessárias possam ser usadas para alcançar a unidade.
• Acessórios de Limpeza: Um dos aspectos mais importantes da manutenção é a limpeza regular. Portanto, é vital considerar os acessórios usados para a limpeza, como as escovas necessárias e outras ferramentas de limpeza.
• Durabilidade do Material: A longevidade de um trocador de calor elétrico também é determinada por sua manutenção. A manutenção frequente e regular de peças, juntas e vedações pode ajudar. Portanto, ao selecionar a unidade, é importante garantir que os materiais possam lidar com qualquer manutenção necessária.

Aplicações de Trocadores de Calor Elétricos

Os trocadores de calor elétricos são úteis em aplicações industriais, comerciais e residenciais.

• Geração de Energia

  Os trocadores de calor elétricos são componentes críticos de usinas de geração de energia térmica e nuclear. Eles realizam uma excelente transferência de calor entre fluidos de aquecimento e fluidos de trabalho (geralmente água) para produzir vapor que aciona geradores de turbinas. Os trocadores de calor adiabáticos, especialmente do tipo regenerador, encontram aplicações na indústria de energia para recuperar calor dos gases de combustão ou outras correntes de gás de alta temperatura.

• Processamento Petroquímico e Químico

  Na indústria petroquímica, os trocadores de calor elétricos são usados para dessalinização de petróleo bruto, destilação de petróleo bruto, destilação atmosférica de petróleo bruto e destilação a vácuo de petróleo bruto. Na indústria de processamento químico, os trocadores de calor também são usados para reações químicas e para facilitar a condensação e a evaporação.

• Indústria de Alimentos e Bebidas

  As aplicações de processamento de alimentos usam comumente trocadores de calor de placas para fazer produtos lácteos como leite, iogurte, queijo e manteiga e processar produtos alimentícios líquidos como sucos de frutas e vegetais e bebidas aquecidas. Outras aplicações incluem o preparo de cerveja, a produção de água potável e o processamento de óleos vegetais e animais comestíveis.

• Sistemas HVAC

  Os trocadores de calor de sistemas HVAC transferem calor entre o ar e a água. As unidades de ar condicionado e os chillers também incorporam trocadores de calor elétricos para remover calor dos gases refrigerantes e trocar calor com o ar interno de um edifício.

• Refrigeração

  Os trocadores de calor elétricos desempenham um papel fundamental nos sistemas de refrigeração, facilitando a condensação de gases refrigerantes. Os condensadores podem ser resfriados a água ou a ar. Os trocadores de calor elétricos também facilitam a evaporação de gases refrigerantes dentro de serpentinas de refrigeração colocadas dentro de câmaras a serem refrigeradas.

• Aplicações Marinhas

  Os trocadores de calor elétricos encontram aplicações importantes na indústria naval. Os trocadores de calor água-água transferem calor da água de refrigeração do motor do navio para a água do mar usada no sistema de produção de água doce do navio (dessalinização) para resfriar os componentes do circuito de refrigeração do sistema de ar condicionado. Os trocadores de calor óleo hidráulico-água resfriam o óleo hidráulico usado para lubrificar as peças do motor.

Como Escolher Trocadores de Calor Elétricos

Escolher os trocadores de calor elétricos certos à venda pode ser complicado. Vários parâmetros impactam a tomada de decisão quando se trata de escolher trocadores de calor para aparelhos elétricos. Esta seção abordará alguns dos fatores-chave da seleção de trocadores de calor elétricos.

• Análise da Demanda

  A análise da demanda é a etapa mais importante na seleção de trocadores de calor elétricos. Primeiro, os compradores devem analisar as necessidades reais do cenário da aplicação, como o meio a ser aquecido, o volume, a área, a temperatura desejada, a pressão, a eficiência da transferência de calor, etc. Além disso, considere requisitos especiais, como padrões de segurança alimentar ou líquidos inflamáveis. Uma compreensão geral dos requisitos de equipamentos ajudará os compradores a identificar facilmente as opções de fornecimento.

• Área de Transferência de Calor

  Quanto mais áreas de transferência de calor forem incluídas nas unidades de trocadores de calor elétricos, mais calor poderá ser transferido. Isso significa que o equipamento pode atender rapidamente à demanda e se adaptar ao desenvolvimento da indústria.

• Eficiência Energética

  Concentre-se na classificação de eficiência energética do trocador de calor elétrico. Escolher um trocador de calor de classificação de eficiência energética mais alta pode reduzir os custos operacionais e contribuir mais para a proteção ambiental.

• Sistema de Controle

  O sistema de controle de temperatura do trocador de calor elétrico desempenha um papel crucial na manutenção da qualidade do produto e na minimização do consumo de energia durante o aquecimento. Selecione trocadores de calor que oferecem sistemas avançados de controle de automação, como controle de temperatura PID ou controladores lógicos programáveis (CLP). Esses tipos de trocadores de calor elétricos geralmente possuem um painel digital preciso e fácil de usar para operação. Portanto, é fácil definir e monitorar os parâmetros. Portas e alarmes para autodiagnóstico de falhas também são importantes para garantir o bom funcionamento do trocador de calor. A automação do dispositivo ajuda não apenas a garantir o padrão dos produtos processados, mas também a reduzir a mão de obra necessária para operá-lo.

• Material

  Ao comprar um trocador de calor elétrico a granel, vale a pena prestar atenção aos seus materiais. Materiais duráveis e resistentes à corrosão prolongam a vida útil do trocador de calor e reduzem os custos de manutenção.

Q&A

P1: Quais são algumas tendências no projeto de trocadores de calor elétricos para observar?

R1: Os designs compactos estão reduzindo as unidades para economia de espaço. Os sistemas modulares flexíveis estão permitindo que as instalações ajustem facilmente a capacidade conforme necessário.

P2: Quais são as funções principais de um trocador de calor elétrico?

R2: Os principais propósitos dos trocadores de calor elétricos são pré-aquecer os fluidos de entrada, aumentar o aquecimento do processo, resfriar o equipamento e recuperar o calor residual para melhorar a eficiência energética.

P3: Quais são alguns padrões de qualidade que os compradores comerciais devem procurar em um trocador de calor elétrico?

R3: Procure unidades que atendam aos padrões de qualidade ASME e à conformidade com a marca CE da União Europeia para segurança. Verifique também se o projeto está em conformidade com os códigos aplicáveis, como regulamentos de vasos de pressão.

P4: Qual é a vida útil típica de um trocador de calor elétrico?

R4: Com boa manutenção, a maioria dos trocadores de calor elétricos pode durar de 10 a 15 anos ou mais antes de precisar de substituições ou revisões de componentes principais.