Trocador de calor de exaustão

Tipos de trocadores de calor de escape

Por definição, um trocador de calor de escape refere-se a um dispositivo projetado para transferir o calor produzido pelos gases de escape para outros meios fluidos dentro de um sistema mecânico.

Com base no arranjo do fluxo dos dois meios fluidos envolvidos, os trocadores de calor são geralmente classificados em quatro categorias principais:

• Trocadores de calor de contrafluxo: Em trocadores de calor de contrafluxo, ambos os fluidos fluem em direções opostas um ao outro. Este arranjo permite uma diferença de temperatura significativa entre os dois fluidos ao longo de todo o comprimento do trocador de calor, o que resulta em uma eficiência de transferência de calor muito alta.
• Trocadores de calor de fluxo cruzado: Os trocadores de calor de fluxo cruzado têm dois fluidos fluindo perpendicularmente um ao outro. Em comparação com os trocadores de calor de contrafluxo, os trocadores de calor de fluxo cruzado podem ser fabricados com mais facilidade e, portanto, são amplamente utilizados em muitos tipos diferentes de aplicações.
• Trocadores de calor de fluxo concorrente: Os trocadores de calor de fluxo concorrente ou de fluxo paralelo são semelhantes no sentido de que ambos os fluidos fluem na mesma direção. Embora os trocadores de calor de fluxo concorrente sejam mais fáceis de fabricar como os trocadores de calor de fluxo cruzado, eles apresentam menor eficácia térmica em comparação com os trocadores de calor de contrafluxo.

Além disso, os trocadores de calor também podem ser diferenciados com base em sua estrutura. A maioria dos trocadores de calor para sistemas de escape possui uma estrutura tubular. De acordo com seu nome, os sistemas de trocadores de calor tubulares utilizam tubos como seus principais componentes de construção.

Os trocadores de calor do tipo placa, por outro lado, usam placas para facilitar a transferência de calor. Os trocadores de calor de placas são adequados para aplicações comerciais e industriais de alta eficiência. Eles são compostos por placas finas que são normalmente fechadas dentro de uma estrutura.

Especificação e Manutenção

• Tamanhos:

  Os trocadores de calor de escape vêm em vários tamanhos para se ajustar a diferentes tipos de veículos. Carros maiores podem precisar de um trocador de calor maior porque possuem um motor maior.

• Tubos:

  O trocador de calor de escape possui tubos de diferentes tamanhos para o escape e o refrigerante. Os diferentes tamanhos ajudam a fluir a quantidade certa de fluido. Normalmente, o tubo de escape tem entre 25 mm e 100 mm de diâmetro, enquanto o diâmetro do tubo do refrigerante varia de 10 mm a 50 mm.

• Materiais:

  Como o trocador de calor está exposto a altas temperaturas e gases de escape corrosivos, ele é tipicamente fabricado com aço inoxidável, hastelloy, alumínio ou titânio, conhecido por sua capacidade de resistir ao calor e à corrosão. Alguns são até feitos com uma combinação de materiais para melhorar o desempenho e a durabilidade.

• Conexões:

  O trocador de calor é conectado ao sistema de escape e ao sistema de refrigeração por meio de flanges e clipes que criam vedações firmes e impedem qualquer vazamento.

• Eficiência:

  A eficiência de um trocador de calor de escape é a porcentagem de calor que ele transfere do gás de escape para outro fluido. Normalmente, as taxas de eficiência variam entre 60% e 80%.

Devido à sua função crítica no desempenho do veículo, um trocador de calor de escape precisa de manutenção consistente para garantir que funcione corretamente e dure por muito tempo. A inspeção regular é essencial. Verifique o escapamento do trocador de calor para verificar se há sinais de danos, como rachaduras, quebras ou obstruções. Além disso, os usuários também devem garantir que não haja vazamento de refrigerante do lado do trocador. Se forem detectados vazamentos, eles devem ser reparados imediatamente para evitar danos maiores ao veículo.

Limpe a passagem de escape com frequência para eliminar qualquer acúmulo de carbono ou detritos que possam se acumular com o tempo. Se o trocador de calor for do tipo ar-ar, é igualmente importante limpar as aletas regularmente para evitar o acúmulo de detritos que podem afetar a circulação do ar. É importante escolher o produto de limpeza certo para o tipo de trocador e não usar produtos abrasivos que possam causar danos à unidade. Para unidades mais complexas, pode ser necessário usar produtos profissionais.

Verificar todos os conectores e garantir que estejam todos apertados é outro aspecto importante no procedimento de manutenção. Se forem detectadas conexões soltas, os usuários devem primeiro limpar a conexão, depois usar uma junta e, finalmente, apertar a conexão com uma chave de torque de acordo com as especificações do fabricante.

Cenários

• Caldeiras Industriais:

  Em um ambiente de caldeira industrial, um trocador de calor de escape desempenha um papel vital. A caldeira produz vapor para diversos processos, e muito calor está no vapor saindo com o escape da caldeira. Um trocador de calor de escape captura esse calor restante. Ele transfere o calor para a água ou ar que entra para pré-aquecê-lo antes de entrar na caldeira. Ao fazer isso, o trocador de calor aumenta a eficiência da caldeira. Reduz a necessidade de combustível para aquecer água ou ar que já está parcialmente aquecido. Isso reduz os custos de energia e torna todo o sistema de caldeira mais produtivo, o que é benéfico para instalações industriais.

• Embarcação Marítima:

  Em uma embarcação marítima como um navio ou barco, um trocador de calor de escape é muito útil. A embarcação possui motores que queimam combustível para gerar energia, e este processo gera muito calor. Um trocador de calor de escape absorve parte do calor dos gases de escape do motor. Ele usa esse calor para aquecer a água por meio da transferência de calor. A água aquecida pode ser usada para muitas coisas na embarcação. Por exemplo, pode fornecer água quente para chuveiros da tripulação e uso na cozinha. Ou pode ser usado para sistemas de aquecimento e refrigeração para ajudar a regular a temperatura interna da embarcação. Isso evita que a embarcação tenha que usar energia extra para aquecer a água. Também faz melhor uso do combustível queimado pelos motores, o que economiza combustível em embarcações marítimas.

• Sistemas HVAC:

  Um trocador de calor de escape pode ser muito útil em um sistema HVAC (aquecimento, ventilação e ar condicionado). Este tipo de sistema é encontrado em muitos edifícios. Ele funciona para manter temperaturas internas confortáveis ​​e boa qualidade do ar. Um sistema HVAC geralmente tem que ventilar o edifício para trazer ar fresco do exterior, o que é importante. Mas, às vezes, o ar externo que entra pode não precisar de muito aquecimento ou refrigeração. Um trocador de calor de escape captura parte da energia térmica do ar que está sendo exaurido. Ele transfere esse calor para o ar fresco que está entrando antes de entrar no sistema. Por causa disso, o sistema HVAC pode usar menos energia para aquecer ou resfriar o ar que entra. O trocador de calor aumenta a recuperação de energia na ventilação. Isso leva a uma melhor eficiência energética para todo o equipamento HVAC em todo o edifício.

Como escolher trocadores de calor de escape

Escolher o trocador de calor de escape certo pode fazer uma grande diferença no desempenho e na eficiência. Primeiro, identifique a aplicação ou indústria. Em seguida, determine a quantidade de calor que precisa ser transferida, também conhecida como capacidade de transferência de calor. Em seguida, selecione um material adequado que resista à corrosão dos processos químicos dentro da máquina. Uma combinação comum é aço carbono com revestimento de zinco. A configuração do trocador de calor deve ser selecionada de acordo com a máquina em que ele será instalado. Depois que esses fatores cruciais forem abordados, os tamanhos dos tubos de entrada/escape podem agora ser incluídos para garantir um ajuste adequado.

O desempenho de um trocador de calor de escape é indicado por seu coeficiente de transferência de calor. Quanto maior o coeficiente, mais calor será absorvido ou liberado por essa unidade. De modo geral, os tubos com aletas têm um coeficiente de transferência de calor maior, tornando-os mais eficientes, mas também são mais caros do que os tubos lisos. Se as restrições de orçamento forem um problema, uma boa maneira de economizar custos é usar tubos com aletas no lado onde há uma alta demanda de transferência de calor e usar tubos lisos no lado oposto com baixa demanda de transferência de calor.

A configuração básica para trocadores de calor de escape é contrafluxo ou fluxo paralelo. Em unidades de contrafluxo, os dois fluidos fluem em direções opostas. Esta configuração permite uma diferença de temperatura máxima entre os fluidos. Assim, fornece uma taxa de transferência de calor maior em comparação com os trocadores de calor de fluxo paralelo, onde dois fluidos fluem na mesma direção. Os tubos de contrafluxo são mais eficientes do que os de fluxo paralelo, mas também são mais caros.

Uma maneira de reduzir os custos é usar um trocador de calor combinado de contrafluxo e fluxo paralelo. Nesse tipo de configuração, as seções de fluxo paralelo são usadas mais próximas à entrada do fluido, enquanto as seções de contrafluxo estão mais distantes. A configuração se assemelha a uma unidade híbrida e é chamada de trocador de calor misto de contrafluxo e fluxo paralelo. Embora funcione, não pode fornecer a eficiência geral de um trocador de calor de contrafluxo puro. Muitos fabricantes de trocadores de calor terão todos os diferentes tipos de configurações. Certifique-se de solicitar que forneçam folhas de dados para que uma comparação adequada possa ser feita.

Trocador de calor de escape P amp; R

• P: Qual é a função de um trocador de calor de escape?

  R: A função principal dos trocadores de calor de escape em qualquer máquina é reciclar e utilizar o calor gerado pelos gases de escape. Ao fazer isso, eles são capazes de aquecer outro fluido ou gás. Ao fazer isso, eles são capazes de reduzir a demanda geral de energia que a máquina precisaria para funcionar de forma eficiente. Isso permite que a máquina reduza o uso de energia e energia e melhore a eficiência geral de energia. Com o mesmo processo, os trocadores de calor também podem reduzir a pegada de carbono da máquina, eliminando a necessidade de fontes de energia e potência adicionais.

• P: Como os trocadores de calor de escape melhoram a eficiência energética?

  R: O gás ou fluido que geralmente é aquecido por um trocador de calor de escape inclui água ou combustível residual na indústria de caldeiras. Algumas unidades podem aquecer o ar de admissão do motor pelo gradiente de temperatura entre os dois meios. No caso de motores marítimos, o calor do escape pode ser usado para aquecer a água do mar para uso em plantas de dessalinização.

• P: Quais são as aplicações típicas de trocadores de calor de escape?

  R: Os trocadores de calor de escape são tipicamente encontrados nas seguintes indústrias:

  Químicos e Petroquímicos

  Geração de Energia

  Marítimo

  Petróleo e Gás

  Refino

  Veículo Pesado