Trocador de calor do forno

Tipos de trocadores de calor de fornos

Um **trocador de calor de forno** é um componente usado em fornos a gás para transferir o calor do forno para a casa, impedindo que os gases de combustão entrem na casa. Aqui estão alguns tipos de trocadores de calor comumente usados:

• Trocadores de calor em cascata

  Os trocadores de calor em cascata aplicam o princípio da transferência de calor em cascata contracorrente. O fluido frio flui para baixo, enquanto o fluido quente flui para cima em direções opostas. Este tipo de trocador de calor tem uma estrutura compacta. Possui alta eficiência de transferência de calor, que é 10 a 50 por cento maior do que a dos trocadores de calor tradicionais. Um trocador de calor em cascata pode reduzir eficazmente o consumo de energia e os custos operacionais.

• Trocadores de calor de tubo aletado

  O forno primeiro aquece os tubos do forno. O calor é então transferido para o fluido que flui dentro dos tubos. O fluido pode ser ar ou água. Se o fluido que flui dentro do tubo for ar, o tubo terá aletas estendidas em suas superfícies externas. As aletas aumentam as áreas de superfície da transferência de calor. Assim, o coeficiente de transferência de calor do tubo para o ar é aumentado. Este tipo de trocador de calor é adequado para aplicações de recuperação de calor desperdiçado.

• Trocadores de calor de tubo duplo

  Este tipo de trocador de calor possui um tubo interno e um tubo externo. O tubo interno carrega o fluido quente, enquanto o fluido frio flui no espaço anular entre os tubos interno e externo. Na maioria dos trocadores de calor de tubo duplo, os fluidos quente e frio fluem em direções opostas, o que melhora a eficiência da transferência de calor.

• Trocadores de calor em espiral

  Este trocador de calor utiliza canais em espiral para permitir que o fluido quente e o fluido frio fluam em direções contracorrentes. O canal em espiral permite que os fluidos fluam um sobre o outro por muitas vezes dentro de uma estrutura compacta. Como resultado, a área de transferência de calor é aumentada. Assim, os trocadores de calor em espiral têm uma alta taxa de transferência de calor e podem ser usados para transferir calor entre dois fluidos.

• Trocadores de calor de placas

  O trocador de calor de placas é composto por muitas placas finas colocadas juntas. O fluido quente é bombeado entre as placas. Em seguida, o fluido frio é bombeado entre elas. Os dois fluidos fluem em direções contracorrentes. O design da placa aumenta a área de superfície da transferência de calor dentro do trocador de calor. Como resultado, a eficiência da transferência de calor é melhorada. O design da placa torna o trocador compacto e reduz o uso de material.

Especificações e manutenção do trocador de calor do forno

O trocador de calor do forno possui as seguintes especificações.

• Material: O trocador de calor do forno é normalmente feito de aço inoxidável, que combina materiais de liga. O aço inoxidável é resistente à ferrugem e à corrosão, com uma vida útil de quase 40 anos. Isso pode proteger as instalações de hardware do forno e evitar qualquer dano.
• Estrutura: O elemento de aquecimento consiste em duas placas paralelas, que são corrugadas. A combinação dos dois aumenta a área de superfície para a transferência de calor. Este projeto fornece maior espaço de combustão, resultando em uma mistura mais eficiente de combustível-oxigênio. Não só isso, mas a estrutura garante que o calor produzido seja canalizado por toda a casa.
• Resistência à temperatura: O trocador de calor em um forno pode normalmente suportar temperaturas de até 600-800 graus Celsius. Isso mostra que um trocador de calor de forno pode funcionar em temperaturas extremamente altas.
• Tamanho: O tamanho do trocador de calor no forno varia de modelo para modelo. Por exemplo, um trocador de calor de forno residencial pode ter um comprimento de 1000 mm, uma largura de 800 mm e uma espessura de 500 mm.

A manutenção frequente do trocador é significativa para garantir sua longevidade e eficiência. Os seguintes métodos de manutenção podem ajudar os usuários e profissionais a cuidar adequadamente dos trocadores de calor do forno.

• Inspeção regular do filtro de ar: Verifique os filtros de ar mensalmente para garantir que não haja bloqueios e que a circulação de ar seja suficiente. Limpe ou substitua os filtros se estiverem sujos.
• Inspeção anual profissional: Agende uma inspeção e limpeza profissional dos trocadores de calor do forno pelo menos uma vez por ano. Os profissionais podem examinar minuciosamente os dispositivos, peças e conexões e detectar potenciais problemas precocemente.
• Observe sinais de desgaste e danos: Observe sempre as válvulas e os canos dos trocadores de calor. Procure vazamentos e sinais de desgaste ou danos. Repare ou substitua as peças danificadas, se houver, para evitar perdas futuras.
• Folga ao redor do forno: Remova qualquer detrito ao redor do forno para evitar o risco de incêndio. Garanta espaço suficiente ao redor da unidade para facilitar a circulação de ar e a dissipação de calor.
• Manter a umidade adequada: Manter os níveis de umidade no ambiente de instalação da troca do forno, que é para evitar a corrosão. A umidade pode ser ajustada para desumidificadores ou outros equipamentos dependendo das condições específicas.

Cenários de trocadores de calor de fornos

• Sistemas residenciais de HVAC:

  Os fornos residenciais modernos dependem muito dos trocadores de calor para fornecer calor usando o mínimo de combustível possível. O design compacto dos trocadores de calor de forno de fluxo ascendente permite que sejam facilmente integrados em unidades que se encaixam em espaços de sótão. Suas grandes áreas de superfície transferem calor eficientemente dos gases de combustão para o ar de entrada. Isso mantém as casas aconchegantes no inverno sem esgotar excessivamente as contas bancárias dos ocupantes.

• Aquecimento comercial:

  Muitas das aplicações comerciais onde os trocadores de calor são usados também usarão modelos flexíveis de fluxo cruzado. Esses modelos maiores são muito adequados para os maiores volumes de ar aquecidos por sistemas residenciais maiores. Os modelos de trocador de calor pequenos e médios também funcionam bem em pequenos negócios e sistemas de aquecimento de espaços comerciais. Edifícios comerciais, institucionais e industriais maiores precisam de sistemas de fornecimento de ar mais robustos porque há muitas pessoas em uma área pequena. Os trocadores de calor de fluxo descendente manuseiam facilmente maiores volumes de ar em escolas, edifícios de escritórios, fábricas e armazéns. Os designs de trocador de calor laminado para alguns modelos tubulares e de placas especiais os tornam fortes o suficiente para fornecer calor para edifícios comerciais maiores.

• Processos industriais:

  Além de serem usados como sistemas de aquecimento central que precisam ser ligados e desligados periodicamente, uma necessidade contínua significativa de calor em alguns processos industriais significa que fornos simples nem sempre são a melhor solução. No entanto, garantir o combustível de combustão necessário e evitar qualquer necessidade de trocar grandes quantidades de eletricidade é muitas vezes crucial. Quando grandes quantidades de vapor ou ar quente são necessárias, trocadores de calor de fluxo descendente centralizados são frequentemente usados. Combustíveis diferentes da eletricidade, como gás natural, biogás, propano ou hidrogênio, podem ser queimados nesses sistemas para gerar fluxos de calor de 50 kW até muitos MW. Para aplicações onde a energia solar é convertida em calor usando sistemas de armazenamento de energia termoquímica, os trocadores de calor também podem ser empregados.

• Trocadores de calor de fluxo descendente:

  Os trocadores de fluxo descendente são frequentemente colocados sob sistemas de armazenamento de energia térmica solar que usam armazenamento termoquímico. O calor da energia solar é usado para aquecer um produto químico que pode armazenar o calor. Temperaturas de 200-550 °C geralmente são necessárias, com fluxos de calor entre 1-10 MW. Armazenar calor dessa forma permite que o calor seja liberado posteriormente e que os trocadores de calor o transfiram para outros sistemas. A energia solar e o combustível de combustão são as principais fontes de energia para sistemas de fluxo descendente. No entanto, microondas, biomassa, geotérmica ou qualquer outra fonte de energia conhecida no mercado de calor industrial também podem ser usadas em trocadores de calor de fluxo descendente.

Como escolher trocadores de calor de fornos

Um trocador de calor de forno eficiente é um investimento na sustentabilidade ambiental e no resultado final. Ao selecionar trocadores de calor industriais, primeiro é preciso estabelecer a aplicação. Qual é a fonte de calor? Qual é a temperatura do meio de aquecimento/resfriamento? Qual é a temperatura desejada da substância que está sendo processada? Qual é a taxa de transferência desejada? Uma vez que esses parâmetros são identificados, fica mais fácil selecionar o tipo de trocador de calor que atenda aos requisitos.

Em seguida, é necessário um cálculo de capacidade para determinar o tamanho da área de superfície de transferência de calor do trocador de calor necessário para atingir a taxa desejada de transferência de calor. Os cálculos devem ser baseados nas fórmulas de engenharia usadas na indústria. É importante garantir que o trocador de calor não seja superdimensionado, pois isso levaria a despesas desnecessárias e também não seja muito pequeno, o que poderia correr o risco de o processo não atingir a eficiência desejada.

Uma vez que o tipo e o tamanho do trocador de calor são determinados, é crucial considerar os detalhes do projeto, incluindo os materiais usados para fabricar o trocador de calor do forno. Esses materiais devem ser escolhidos com base em sua resistência à corrosão da substância com a qual entrarão em contato. Além disso, as classificações de pressão e temperatura do trocador de calor devem ser examinadas de perto para garantir que sejam capazes de suportar as condições de trabalho do sistema. Também é importante levar em consideração os requisitos de manutenção do trocador de calor e sua capacidade de resistir à expansão e contração térmicas. Garanta que o design do trocador de calor esteja em conformidade com os padrões e códigos relevantes da indústria para evitar problemas legais e de segurança.

Por fim, determine o custo do trocador de calor. Isso inclui o preço de compra, o custo de instalação, o custo operacional do sistema ao qual será conectado, o custo de manutenção durante sua vida útil e a potencial interrupção do processo durante sua instalação. Escolher um trocador de calor industrial é um investimento de longo prazo e é importante considerar os fatores econômicos e de engenharia antes de tomar uma decisão.

Q&A

P: Qual é a função do trocador de calor em um forno?

R: O trocador de calor é o principal componente de um forno. Ele transfere calor dos gases de combustão para o ar que é soprado pelo forno para a casa.

P: Todos os fornos têm trocadores de calor?

R: Sim, todos os fornos têm um trocador de calor, independentemente de serem a gás, óleo ou elétricos.

P: Quantos tipos de trocadores de calor existem em um forno?

R: Dois tipos principais - Trocador de calor de forno de balanço único Bailey e trocadores de calor duplos. Este último pode ser ainda dividido em trocadores de calor de condensação de gases de combustão e trocador de calor de feixe de tubos.

P: Os trocadores de calor de fornos são importantes?

R: Sim, os trocadores de calor de fornos são essenciais porque permitem a transferência de calor da combustão do combustível para o ar que será soprado por toda a casa para aquecimento.

P: Pode-se comprar apenas trocadores de calor de fornos?

R: Sim, é possível comprar trocadores de calor de forno independentemente do forno se estiver com defeito e precisar ser substituído.