Trocador de calor de invólucro

Tipos de Trocadores de Calor de Envoltório

Os trocadores de calor de envoltório (ou jaquetas de trocador de calor) vêm em vários tipos. Aqui estão alguns dos tipos mais populares.

• Trocador de Calor de Casco e Tubos

  O trocador de calor de casco e tubos (S&THE) é um dispositivo que transfere calor entre dois fluidos usando um casco cilíndrico externo e os feixes de tubos dentro dele. Os fluidos fluem através dos diferentes espaços (ou caminhos) no dispositivo. É o tipo mais comum de trocador de calor. Os envoltórios que são projetados para aplicar o princípio do trocador de calor de casco e tubos frequentemente usarão o casco como a carcaça principal. Então, múltiplos tubos (ou feixes de tubos) serão situados dentro do casco. O fluido quente fluirá através dos tubos. Ao mesmo tempo, o fluido frio fluirá através do espaço entre os tubos e a parede interna do casco. Isso permite que os fluidos troquem calor tocando-se diretamente ou usando as paredes como uma barreira.

• Trocador de Calor Ar-Ar

  Um trocador de calor ar-ar é um dispositivo que transfere calor entre duas correntes de ar sem que as duas correntes se toquem diretamente. Um envoltório de trocador de calor ar-ar terá dois compartimentos de ar. Um será para o ar quente (por exemplo, o gás quente de combustão). O outro será para o ar frio de entrada. As duas correntes de ar fluirão em direção contracorrente (as duas correntes de ar se movem em direções opostas em relação uma à outra). Isso permite que a corrente de ar fria absorva calor da corrente de ar quente. O princípio do trocador de calor ar-ar é frequentemente usado em sistemas de ventilação com recuperação de energia.

• Trocador de Calor de Tubo Duplo

  O trocador de calor de tubo duplo é um dispositivo simples que possui um tubo externo grande. Dentro do tubo externo está um tubo interno menor. O trocador de calor de tubo duplo funciona fazendo com que um fluido flua através do tubo interno e o outro fluido flua através do tubo externo. Os tubos interno e externo são geralmente mantidos a uma distância próxima um do outro. Em alguns projetos, o tubo externo e o tubo interno são torcidos juntos com uma bobina para melhorar o processo de transferência de calor. O trocador de calor de tubo duplo é um dispositivo popular de nível básico para ensinar alunos sobre trocadores de calor.

• Trocador de Calor de Placas

  O trocador de calor de placas (PHE) é um dispositivo que transfere calor entre dois fluidos usando uma série de placas finas. As placas são geralmente empilhadas juntas com cada placa tocando a placa antes e depois dela. O projeto da placa significa que há espaço suficiente para os dois fluidos fluírem. Normalmente, uma corrente de fluido flui entre as placas. Então, a outra corrente de fluido flui no espaço criado pelos lados das placas. O projeto do trocador de calor de placas aumenta a transferência de calor pela grande área de superfície criada pelas placas.

Especificações e Manutenção de Trocadores de Calor de Envoltório

Os envoltórios de trocadores de calor para aplicações industriais normalmente possuem materiais robustos. Suas especificações são as seguintes:

• Diâmetro Externo (OD): O diâmetro externo de um trocador de calor de envoltório geralmente varia de 100 mm a 500 mm, permitindo que todo o conjunto caiba dentro do sistema de tubulação. O diâmetro preciso é determinado pela área de transferência de calor necessária e pelo volume dos fluidos a serem manuseados.
• Comprimento: O comprimento dos envoltórios de trocadores de calor pode variar consideravelmente, dependendo do projeto e da aplicação específicos. Geralmente, eles podem ter entre 500 mm e 3000 mm de comprimento. Comprimentos maiores aumentam a área de superfície para transferência de calor, mas também aumentam o custo e a complexidade.
• Espessura da Parede: A espessura da parede de um envoltório de trocador é significativa porque precisa suportar altas pressões e temperaturas. A espessura da parede geralmente varia de 10 mm a 30 mm. Uma parede mais espessa fornece maior resistência e durabilidade, mas também adiciona peso e custo.
• Materiais: O material usado para envoltórios de trocadores de calor deve ser compatível com os fluidos que estão sendo circulados e o ambiente operacional. Materiais comuns incluem aço carbono, aço inoxidável e ligas de alta temperatura. O aço carbono é forte e acessível, mas pode corroer facilmente. O aço inoxidável é mais durável e resistente à ferrugem, tornando-o adequado para ambientes químicos mais severos. As ligas de alta temperatura oferecem resistência à corrosão ainda melhor e tolerância a temperaturas extremas, mas a um custo mais alto.
• Tipos de Cabeça: Os envoltórios de trocadores de calor podem vir com diferentes tipos de cabeças, o que afeta sua manutenção e limpeza. Os tipos típicos de cabeça incluem:
• Tampa: Uma tampa é um tipo de cabeça que é frequentemente usada com trocadores de calor de casco e tubos. Ele apresenta uma tampa removível no topo do envoltório. Esta tampa permite a abertura fácil do trocador, dando acesso ao interior para inspeção, manutenção ou limpeza.
• Fechamentos Flangeados: Os fechamentos flangeados são outro tipo comum de cabeça usado em envoltórios de trocadores de calor. Eles consistem em componentes flangeados que são parafusados juntos para formar um fechamento. As conexões flangeadas fornecem um selo seguro e à prova de vazamentos para o trocador. Uma vantagem de usar fechamentos flangeados é que eles permitem o desmonte relativamente fácil do envoltório, se necessário.
• No entanto, manter um envoltório de trocador de calor envolve o seguinte:

- Inspeção regular: Inspeções visuais regulares devem ser realizadas para verificar se há sinais de danos ou deterioração. Procure por coisas como rachaduras, vazamentos ou corrosão. Verifique se todos os parafusos estão apertados e se as juntas estão em bom estado.

- Limpeza programada: O interior do trocador precisará ser limpo periodicamente para remover quaisquer depósitos de incrustação. A frequência de limpeza dependerá de fatores como tipos de fluido, temperaturas e quantidade de depósitos.

- Tratamento de água: Se o trocador de calor tiver sistemas de água, certifique-se de que o tratamento adequado da água seja usado para minimizar a incrustação e a incrustação. Isso ajudará a reduzir o acúmulo e a necessidade de limpeza frequente.

- Reparar prontamente: Se algum dano for encontrado durante as inspeções, faça os reparos imediatamente. O atraso pode permitir que os problemas piorem e levem a problemas mais caros no futuro.

Cenários de uso de trocadores de calor de envoltório

As indústrias usam amplamente os seguintes exemplos de como eles normalmente usam trocadores de calor de envoltório.

• Indústria de Óleo e Gás:

  Os trocadores de calor de envoltório, particularmente os refrigeradores de ar, são amplamente utilizados na indústria de petróleo e gás. Os trocadores de calor são usados para resfriar produtos de gás de alta temperatura que resultam de processos de refino de petróleo.

• Indústria de Alimentos:

  Os produtores de alimentos normalmente usam trocadores de calor para esterilizar produtos alimentícios. Os trocadores de calor aplicam vapor de alta temperatura para que possa matar bactérias indesejáveis nos alimentos.

• Geração de Energia:

  Em usinas de energia, os trocadores de calor transferem calor do processo de combustão de uma usina de energia para a água. A água ferve para produzir vapor que gira uma turbina para gerar eletricidade.

• Tratamento de Água Residual:

  Os trocadores de calor são usados para tratar água residual em estações de tratamento de água residual. Os trocadores reduzem a temperatura da água residual quente antes do descarte em corpos d'água frios. Fazer isso ajuda a proteger os organismos aquáticos do choque térmico.

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Como escolher trocadores de calor de envoltório

Selecionar o trocador de calor certo exige uma consideração cuidadosa de vários fatores para garantir que ele atenda aos requisitos do processo, além de ser econômico e confiável. Priorizando esses parâmetros, as empresas podem escolher trocadores de calor que aprimoram a eficiência, a sustentabilidade e a lucratividade de suas operações.

• Arranjo de Fluxo: Entenda os diferentes arranjos de fluxo de trocadores de calor: fluxo paralelo, fluxo contracorrente, fluxo cruzado ou casco e tubos. Cada arranjo tem suas vantagens com base na aplicação específica, portanto, escolha o que corresponde à eficácia de temperatura e queda de pressão desejadas.
• Compatibilidade de Materiais: Certifique-se de que os materiais usados no trocador de calor podem suportar as temperaturas dos fluidos e as propriedades corrosivas. Evite vazamentos e danos selecionando materiais compatíveis, como aço inoxidável ou ligas de titânio, para o trocador de calor e o envoltório.
• Área de Superfície: Determine a área de superfície necessária para uma transferência de calor eficiente, levando em consideração o volume do fluxo de fluido. Otimize o tamanho do trocador de calor para maximizar o desempenho sem desperdiçar energia ou espaço.
• Projeto sem emendas: Opte por um projeto de envoltório sem emendas em um trocador de calor para melhorar a segurança, a eficiência energética e reduzir os custos de manutenção. Os envoltórios sem emendas oferecem melhor proteção contra fatores ambientais e integridade mecânica.
• Desempenho e Eficiência: Descubra o quão eficaz é um trocador de calor na transferência de calor, observando sua classificação de desempenho. Escolha um com alta eficiência térmica para economizar energia e reduzir os custos operacionais.

Perguntas e respostas sobre trocadores de calor de envoltório

P1: Qual material é usado para envoltórios de trocadores de calor?

A1: O material usado para o envoltório do trocador de calor pode variar dependendo da aplicação específica e das propriedades da substância, como temperatura, pressão, composição química, etc. Materiais comuns incluem aço inoxidável, aço carbono, alumínio e cobre. Alguns envoltórios de trocadores de calor também podem ter um revestimento ou revestimento para proteger contra corrosão ou para melhorar a condutividade térmica.

P2: Como os envoltórios de trocadores de calor são mantidos?

A2: A manutenção do envoltório do trocador de calor inclui inspeções regulares para verificar se há sinais de danos ou desgaste, monitorar a condição do envoltório e qualquer limpeza ou desscaling conforme necessário. Os procedimentos específicos de manutenção dependerão do tipo de trocador de calor e do material do envoltório.

P3: Quais são os sinais de danos em um envoltório de trocador de calor?

A3: Os sinais de danos em um envoltório de trocador de calor podem incluir rachaduras visíveis, amassados ou vazamentos, corrosão ou degradação do material. Outros sinais podem incluir mudanças na pressão ou temperatura do sistema, menor eficiência de transferência de calor ou superaquecimento do equipamento.

P4: Um envoltório de trocador de calor danificado pode ser reparado?

A4: Se o envoltório do trocador de calor estiver danificado, geralmente é necessário substituí-lo em vez de repará-lo. Um profissional qualificado pode avaliar a condição do envoltório e determinar se ele pode ser reparado. Se sim, deve ser feito usando materiais e técnicas apropriados para garantir a segurança e a eficácia do reparo.