Trocador de calor em forno

Tipos de trocadores de calor em fornos

Um trocador de calor é um equipamento industrial que fornece transferência de calor entre dois fluidos. O trocador de calor em um forno desempenha um papel vital na remoção do excesso de calor da combustão de combustíveis e no seu reciclagem para aquecer a água para várias aplicações.

Existem dois tipos principais de trocadores de calor utilizados em caldeiras de recuperação de calor residual para processos industriais:

• Trocadores de calor bifásicos

  Os trocadores de calor bifásicos recuperam o calor latente do vapor e transferem energia de uma fase para outra. Um trocador de calor bifásico popular é o economizador, encontrado na parte inferior de uma caldeira de recuperação de calor residual. Ele pré-aquece a água fria para convertê-la em vapor de baixa pressão.

• Trocadores de calor bifásicos

  Os trocadores de calor bifásicos recuperam o calor latente da condensação. Eles também são conhecidos como Condensadores. O calor do processo de condensação dentro dos trocadores de calor bifásicos é frequentemente utilizado para gerar vapor de aquecimento para aplicações industriais.

De acordo com o fluxo de fluidos, os trocadores de calor podem ser divididos em três categorias principais

• Trocadores de calor de contrafluxo

  Os trocadores de calor de contrafluxo são trocadores de calor especializados que permitem que os fluidos fluam em direções opostas. Essa engenhosidade permite um gradiente de temperatura contínuo ao longo de todo o comprimento do trocador de calor de contrafluxo. Como resultado, o fluido aquecido pode transferir efetivamente seu calor para o fluido mais frio, que está em contato direto com ele por toda a unidade. Os trocadores de calor de contrafluxo são comumente usados em aplicações industriais onde a transferência de calor eficiente é crucial.

• Trocadores de calor de fluxo coerente

  Os trocadores de calor de fluxo co-corrente ou paralelo funcionam fazendo com que dois ou mais fluxos de fluido fluam na mesma direção, lado a lado. Este design contrasta com os trocadores de calor de contracorrente, onde o fluido flui em direções opostas. Os trocadores de calor de fluxo co-corrente ou paralelo são usados em vários projetos de trocadores de calor, como trocadores de calor de casco e tubo.

• Trocadores de calor de fluxo cruzado

  Um trocador de calor de fluxo cruzado é um dispositivo que permite a transferência de calor entre dois fluxos de fluido fluindo perpendicularmente um ao outro. Em trocadores de calor de fluxo cruzado, um fluido permanece estacionário enquanto o outro passa pelo dispositivo. Este design contrasta com os trocadores de calor de contrafluxo, onde ambos os fluidos fluem em direções opostas. Os trocadores de calor de fluxo cruzado são comumente usados em várias aplicações industriais, como trocadores de calor ar-fluido.

Especificações e manutenção

Os trocadores de calor para fornos a gás são geralmente construídos para serem robustos e duráveis. Como os trocadores de calor não exigem manutenção regular, aqui estão algumas especificações típicas dos trocadores de calor:

• Materiais: Os materiais utilizados para construir um trocador de calor são fortes, resistentes à corrosão e duráveis por muitos anos. Os materiais típicos incluem aço inoxidável que resiste à ferrugem ou alumínio que proporciona boa condutividade.
• Troca de cargas: A capacidade de um trocador de calor de forno de transferir energia térmica de uma fonte de calor (geralmente gás) para o ar na casa é conhecida como sua carga de troca. Se o trocador de calor puder atingir uma carga maior, ele se beneficiará da melhoria da eficiência energética.
• Configuração: Os trocadores de calor para fornos a gás podem assumir muitos layouts diferentes. Por exemplo, os trocadores de calor de fluxo ascendente são ideais para aplicações de forragem alta, enquanto os trocadores de calor de fluxo descendente/horizontais são ideais para aplicações de forragem baixa e horizontal. Outro tipo popular é o trocador de calor de contrafluxo.

O funcionamento adequado do componente do trocador de calor em um forno é essencial para que todo o sistema do forno seja crítico. Embora os trocadores de calor normalmente não exijam manutenção, eles podem ainda precisar ser verificados e limpos de tempos em tempos. Por causa disso, é essencial saber quando as peças do trocador de calor precisam ser verificadas e limpas e os procedimentos para garantir que sejam adequadas para uso após a verificação.

Os usuários precisam estar cientes de como usar o forno e se o trocador de calor faz parte do forno para que possam determinar o que precisa ser feito para mantê-lo limpo. Siga as etapas abaixo para descrever os procedimentos essenciais de manutenção para um forno:

• Ao usar o forno, o usuário deve anotar com que frequência ele é usado e o número de vezes que ele é ventilado. Dessa forma, será fácil saber a frequência com que o trocador de calor deve ser limpo.
• Os usuários também devem ter cuidado para não usar ar que esteja muito sujo ou que tenha muitos contaminantes. Dessa forma, o trocador de calor pode ser protegido da sujidade rápida.
• É essencial verificar a capacidade de trabalho da ventoinha do forno para determinar se ela ainda está fazendo um bom trabalho de troca de calor ao soprar o ar.
• Proteção do usuário: os usuários devem se proteger da exposição a elementos prejudiciais do ar que são filtrados e aquecidos pelo trocador de calor, de modo que estejam protegidos de possíveis doenças ou efeitos colaterais.
• Quando chegar a hora de limpar o trocador de calor, o usuário deve chamar um profissional para fazer a limpeza em vez de fazê-la de forma independente. Dessa forma, o uso adequado do trocador de calor pode ser garantido e quaisquer atos precipitados que possam danificá-lo podem ser evitados.

Cenários de uso de trocadores de calor em fornos

A função principal do trocador de calor em um forno é transferir o calor produzido pela combustão de combustível para o ar ou água que é então circulado por todo o edifício ou espaço que precisa ser aquecido. Fornos a gás e óleo geralmente usam trocadores de calor para transferir calor dos gases de combustão (que de outra forma seriam ventilados para a atmosfera) para o ar interno fornecido aos cômodos.

Quando os fornos industriais operam, processos específicos exigem a extração e utilização do calor gerado. Aqui estão algumas maneiras como os trocadores de calor são empregados em conjunto com esses fornos:

• Reaproveitamento do gás de combustão: Em muitos ambientes industriais, o gás produzido como subproduto da combustão de combustível no forno ainda conterá energia suficiente que pode ser usada ou precisa ser queimada. Os trocadores de calor resfriam ou carbonizam parcialmente o gás antes que ele seja usado para alimentar outros processos ou queimado em uma caldeira de recuperação de calor.
• Recuperação de óleo de forno: Depois de ser usado para aquecer os gases de combustão que passam pelo forno, os gases de combustão do forno ainda podem conter energia térmica que pode ser recuperada e reutilizada - por exemplo, em caldeiras de condensação a gás, recuperação de calor, pré-aquecedores de ar de combustão ou trocadores de calor para geração de vapor.
• Recuperação de calor: O objetivo principal dos trocadores de calor é a recuperação de calor - especificamente, recuperar calor dos gases de combustão ou de exaustão e transferi-lo para outro fluido (geralmente água, ar ou óleo) para aquecimento, pré-aquecimento ou outros usos. O calor recuperado pode melhorar a eficiência energética, reduzir os custos operacionais e diminuir o impacto ambiental, reduzindo o consumo de combustível.

Como escolher um trocador de calor em um forno

Os trocadores de calor do forno podem ser escolhidos com base em alguns parâmetros vitais importantes. Geralmente, pode ser selecionado com base em:

• Qualidade do material: O material usado para fazer a troca de calor afetará sua durabilidade e desempenho. Opte por um trocador de calor feito de aço inoxidável ou alumínio de alta qualidade que pode resistir a altas temperaturas e corrosão.
• Eficiência: A classificação de eficiência do trocador de calor indica o quão bem ele transfere calor. Um trocador de calor mais eficiente recuperará mais calor dos gases de combustão e reduzirá o consumo de energia.
• Garantia: Uma garantia é oferecida no trocador de calor indica a confiança do fabricante no produto. Um período de garantia mais longo fornece mais proteção e tranquilidade.
• O tipo: Existem diferentes tipos de trocadores de calor, cada um com vantagens e desvantagens. Discuta com um profissional qualificado de HVAC para determinar o melhor tipo para uma aplicação específica do forno.
• O tamanho: O tamanho do trocador de calor deve corresponder à capacidade do forno para garantir transferência de calor adequada e evitar superaquecimento.
• Instalação: Considere os requisitos de instalação e a facilidade de instalação do trocador de calor selecionado. Alguns trocadores de calor são mais simples do que outros, o que pode afetar os custos gerais de instalação.
• Conformidade com o código: Certifique-se de que o trocador de calor selecionado atenda aos códigos e padrões de construção relevantes para garantir segurança e conformidade legal.

Q&A

P: Quanto tempo dura o trocador de calor de um forno?

R: Um trocador de calor de forno HVAC bem mantido tem uma vida útil estimada de 20 anos.

P: Quais são os sinais de um trocador de calor rachado?

R: Os indicadores comumente usados de um trocador de calor de forno rachado são um aumento repentino no monóxido de carbono, desempenho reduzido do forno, cheiro de queimado e rachaduras visíveis. Ligue para o especialista em HVAC imediatamente se o detector de monóxido de carbono disparar.

P: Um trocador de calor de forno pode ser reparado?

R: Apenas pequenas rachaduras podem ser reparadas. Uma pequena rachadura pode ser selada com um remendo de alumínio ou um selante à base de resina. No entanto, grandes rachaduras e danos estruturais não podem ser reparados. Neste caso, todo o trocador de calor deve ser substituído. O especialista em HVAC pode avaliar o dano e recomendar a melhor opção.