Trocador de calor no forno

Tipos de trocadores de calor em fornos

Trocadores de calor são dispositivos projetados para maximizar a transferência de calor entre dois fluidos ou gases sem permitir que eles se misturem. Ambientes industriais utilizam uma ampla gama de tipos de trocadores de calor, como:

• Trocadores de calor de tubo duplo

  Os trocadores de calor de fornos geralmente possuem tubos duplos. Eles têm um tubo externo que protege o tubo interno, onde o fluido quente circula. O fluido frio circula pelo tubo externo. O projeto é simples, mas pode ser eficaz para pequenas aplicações.

• Trocadores de calor de casco e tubo

  Um projeto de trocador de calor de forno industrial mais complexo seria o de casco e tubo. Nesse caso, o fluido quente se move em feixes de tubos, enquanto o fluido secundário passa ao redor desses tubos dentro de um casco. Isso permite uma transferência de calor mais eficaz.

• Trocadores de calor de placas

  Os trocadores de calor de placas são outro tipo possível de trocador de calor para um forno. Nesse projeto, placas de metal são empilhadas umas sobre as outras, criando canais para que os fluidos passem. As placas são posicionadas de forma que os dois fluidos circulem em direções opostas. Isso maximiza a transferência de calor.

• Trocadores de calor em espiral

  Uma variação interessante dos trocadores de calor são os em espiral. Eles consistem em dois dutos em espiral, um inserido no outro. O fluido quente circula pelo duto interno, e o fluido frio circula pelo duto externo. O projeto é compacto, mas eficiente.

• Trocadores de calor de tubo com aletas

  O trocador de calor de tubo com aletas em um forno tem um conceito semelhante aos trocadores de calor de tubo duplo. No entanto, eles usam aletas para aumentar a área de superfície para transferência de calor. Eles são ideais para aplicações de área pequena onde a maximização da transferência de calor é essencial.

Especificações e manutenção

Especificações

As especificações de um trocador de calor de forno variam de acordo com os tipos e modelos de forno, bem como com as indústrias de aplicação. As seguintes são algumas especificações-chave correspondentes aos tipos de trocadores de calor.

• Materiais: A vida útil do forno depende em grande parte do material do trocador de calor. Os trocadores de calor para fornos industriais geralmente usam ligas resistentes à corrosão ou aço inoxidável. Por exemplo, o aço inoxidável duplex 22 Cr usado para trocadores de calor de fornos a gás é forte o suficiente para resistir a altas temperaturas. Como resultado, ele pode durar muito tempo, mesmo quando exposto a ambientes agressivos.
• Tamanhos: O tamanho de um trocador de calor em um forno determina sua capacidade de transferir calor. Normalmente, seus tamanhos correspondem aos tamanhos dos próprios fornos. Por exemplo, o comprimento padrão para trocadores de calor em fornos residenciais é de 60 a 90 polegadas.
• Tubo: Os tubos do trocador de calor são os componentes que transferem o calor. Seus materiais de tubo, como alumínio e cobre, afetam a eficiência da transferência de calor. O diâmetro do tubo do trocador influencia a velocidade de fluxo do fluido de trabalho, impactando diretamente a transferência de calor e a queda de pressão.

As especificações acima são apenas exemplos. Seus tamanhos e parâmetros exatos serão diferentes dependendo da combinação específica de forno e trocador.

Manutenção

• Inspeções regulares: Os trocadores de calor devem ser examinados visualmente de tempos em tempos para verificar se há sinais de danos, como rachaduras, deformações, corrosões e obstruções.
• Limpeza: Poeira e sujeira na área de superfície de um trocador de calor de forno a ar podem reduzir sua eficiência de transferência de calor. Limpadores solúveis em água ou à base de detergente podem ser usados para lavar a área de superfície do trocador. No caso de manchas de óleo em um trocador de calor de forno de combustão, detergentes alcalinos para petróleo devem ser usados.
• Verificação de vazamentos: Processos químicos e físicos em um trocador de calor de forno podem causar vazamentos ao longo do tempo. Os operadores devem verificar se há vazamentos e vedá-los para garantir que o fluido de trabalho não vaze.

Cenários de trocadores de calor em fornos

Fornos industriais: Indústrias pesadas como aço, cimento e fabricação de vidro costumam utilizar grandes fornos industriais para processos de produção. Esses trocadores de calor industriais podem recuperar calor residual dos gases de combustão do forno para pré-aquecer o ar de combustão, alimentar materiais ou processar fluidos, ajudando a melhorar a eficiência energética geral.

Sistemas de caldeiras. Os trocadores de calor integrados às caldeiras de forno ajudam a converter a energia térmica gerada pela combustão do forno em vapor ou água quente. Esse vapor ou água quente pode ser usado para processos industriais, aquecimento de edifícios ou geração de eletricidade.

Recuperação de calor da incineração de resíduos. As instalações de energia a partir de resíduos geralmente utilizam fornos para queimar materiais residuais e recuperar o calor gerado por meio de trocadores de calor. O calor recuperado pode ser utilizado para produzir vapor ou água quente para geração de energia ou sistemas de aquecimento distrital.

Refino petroquímico. As refinarias petroquímicas utilizam processos complexos de craqueamento térmico para decompor hidrocarbonetos em produtos valiosos. Esses processos empregam trocadores de calor para regular temperaturas, recuperar calor e aumentar a eficiência das operações de refino.

Fornos cerâmicos. A fabricação de cerâmica envolve fornos cerâmicos de alta temperatura para a queima de produtos de argila. Os trocadores de calor são usados para recuperar calor do forno, que pode ser usado para pré-secar matérias-primas ou para outras aplicações de aquecimento no local.

Sistemas de aquecimento distrital. Em sistemas de aquecimento distrital, os trocadores de calor são usados para transferir o excesso de calor de fontes centralizadas, como usinas de energia ou instalações industriais, para uma rede de canos isolados que distribuem o calor para edifícios residenciais e comerciais.

Como escolher

As peças do trocador de calor do forno são geralmente feitas de metais fortes, como aço inoxidável, ferro fundido ou alumínio. Ao escolher trocadores de calor para fornos no atacado, alguns fatores importantes a serem considerados são:

• Eficiência de transferência de calor

  Ao escolher um trocador de calor de forno, observe o quão eficiente ele é na transferência de calor. Selecione unidades construídas para maximizar a transferência de calor usando menos combustível. Opte por trocadores de calor feitos de materiais com alta condutividade térmica. Considere também aqueles com dimensionamento e forma otimizados para aumentar a transferência de calor.

• Durabilidade e longevidade

  Também é importante escolher um trocador de calor de forno que seja durável e possa durar muito tempo. Escolha trocadores de calor feitos de materiais resistentes à corrosão, como aço inoxidável ou aço carbono revestido. Esses materiais resistirão a condições ambientais rigorosas. Considere também trocadores de calor que podem resistir a altas temperaturas e flutuações de pressão.

• Flexibilidade

  Selecione trocadores de calor de forno que podem se adaptar às necessidades operacionais em constante mudança. Para dispositivos de forno a fogo, considere trocadores de calor com taxas de troca ar-ar ajustáveis. Além disso, observe aqueles com configurações de tubo variáveis para diferentes demandas sazonais. Esses sistemas podem se ajustar facilmente para otimizar a economia de energia durante o clima ameno.

• Facilidade de manutenção

  Escolha trocadores de calor que sejam fáceis de manter e consertar. Considere unidades com construção durável e complexidade mínima. Além disso, procure por trocadores de calor com componentes acessíveis. Esses componentes permitirão inspeção rápida, limpeza e substituição, se necessário. Além disso, escolha aqueles com opções de autolimpeza e seções de serviço de fácil acesso.

• Nível de ruído

  Opte por fornos com trocador de calor que operem silenciosamente. Muito barulho pode perturbar todo um ambiente. Selecione unidades projetadas para minimizar o ruído operacional, reduzindo a turbulência do fluxo de ar. Além disso, escolha aqueles com amortecedores e dimensionamento adequado do motor do ventilador. Isso ajudará a suprimir a transmissão de ruído aéreo.

Trocador de calor em forno Q&A

Q1: Qual é a função de um trocador de calor em um forno?

A1: O papel do trocador de calor é transferir o calor produzido pela combustão de gás ou outro combustível para o ar que irá aquecer a casa ou o prédio. Ele permite essa transferência, garantindo que gases tóxicos não circulem pelos espaços habitáveis.

Q2: Por que os fornos são equipados com vários trocadores de calor?

A2: Os fornos de alta eficiência podem ter até quatro trocadores de calor. A vantagem é que mais calor pode ser extraído dos gases de combustão, passando-os por unidades distintas de troca de calor. Esse recurso minimiza a quantidade de calor que é desperdiçada pela chaminé.

Q3: É comum os trocadores de calor quebrarem em fornos?

A3: É incomum que o trocador de calor de um forno quebre. No entanto, à medida que o forno envelhece, existe o risco de ele desenvolver rachaduras. Tal dano geralmente está relacionado ao processo natural de envelhecimento, flutuações contínuas de temperatura e ciclos de expansão e contração durante a operação do forno.

Q4: Quais são os sinais que indicam um trocador de calor rachado?

A4: Vários sinais podem indicar um problema com o trocador de calor, incluindo uma queda repentina na eficiência do forno, um aumento nos alarmes do detector de monóxido de carbono, ruídos estranhos que se assemelham a chocalhos ou pancadas do forno, e problemas respiratórios ou outras preocupações de saúde. Em tais casos, é crucial inspecionar o forno e o trocador de calor imediatamente.