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De acordo com os padrões de fluxo de fluidos e as formas estruturais, existem alguns trocadores de calor verticais populares, como abaixo.
Trocador de calor de casco e tubo
O trocador de calor de casco e tubo é um dos tipos de trocadores de calor verticais mais utilizados. O feixe de tubos em V e em forma de "a" é a principal característica dos trocadores de calor de casco e tubo. O fluido quente circula através do tubo, enquanto o fluido frio circula do lado de fora do tubo, absorvendo ou liberando calor através da parede do tubo. Eles são normalmente construídos com 2 tampas de extremidade, um casco cilíndrico e feixes de elementos tubulares. Como o próprio nome sugere, os trocadores de calor de casco e tubo possuem estruturas de casco e tubo. O casco é geralmente feito de um casco de metal carbono, e as extremidades são normalmente sólidas. Os tubos são normalmente de cobre, embora alguns sejam de alumínio ou outras ligas. Ambos os materiais possuem boa condutividade térmica e podem durar muito tempo. A limpeza dos tubos também é relativamente fácil, o que aumenta a durabilidade do equipamento.
Trocadores de calor de tubo duplo
Os trocadores de calor de tubo duplo consistem em dois tubos concêntricos. O fluido quente circula através do tubo interno, enquanto o fluido frio circula através do espaço anular entre os dois tubos. Os trocadores de calor de tubo duplo são ideais para aplicações de transferência de calor baixa e podem ser fabricados facilmente.
Trocadores de calor espirais
Os trocadores de calor espirais possuem dois canais espirais, um para cada fluido. Os fluidos circulam em direções opostas, o que aumenta a eficiência da transferência de calor. Os trocadores de calor espirais possuem uma estrutura compacta e são projetados para aplicações com altos coeficientes de transferência de calor e restrições de espaço.
Trocadores de calor de placas
O trocador de calor de placas utiliza placas finas em vez de tubos para trocar calor entre diferentes fluidos. Essas placas são parafusadas em uma forma assimétrica que permite que dois fluidos passem por elas. Por terem menos material entre elas e utilizarem menos energia para serem empurradas, os trocadores de calor de placas são uma ótima maneira de economizar energia e espaço. Isso dá ao trocador de calor de placas um corpo compacto e leve. Além disso, os trocadores de calor de placas com um projeto de juntas são fáceis de desmontar e limpar. Isso os torna muito adequados para uso em áreas como processamento de alimentos e bebidas, petroquímicos, geração de energia e gerenciamento e transferência de termofluidos.
Trocadores de calor refrigerados a ar
Os trocadores de calor refrigerados a ar empregam ar como refrigerante para transmitir calor de um fluido para a atmosfera circundante. Esse processo é feito por tubos com aletas que aumentam a área de transferência térmica. Os trocadores de calor refrigerados a ar são dispositivos de trocadores de calor integrados em um único bloco pequeno que elimina a necessidade de torres de resfriamento ou água fria e torna o uso de água menos importante.
O desempenho de qualquer trocador de calor industrial depende de várias especificações que garantem operações perfeitas.
Materiais de construção
Os trocadores de calor verticais são feitos de aço carbono, aço inoxidável, aço ligado ou outros materiais. O material específico usado afetará a resistência do trocador de calor, a resistência à corrosão e a condutividade térmica.
Projeto
Os tipos de projeto comuns incluem trocadores de calor de casco e tubo, de tubo duplo, de placas e espirais. Os projetos influenciam como os fluidos circulam e transferem calor entre eles.
Desempenho
A eficiência é um aspecto fundamental do desempenho. É afetada por fatores como queda de pressão, coeficiente de transferência de calor e eficiência geral de transferência de calor. Os trocadores de calor verticais de boa qualidade normalmente possuem classificações de alta eficiência.
Compatibilidade
Alguns trocadores de calor verticais só são bons para óleo lubrificante e óleo hidráulico. Um trocador de calor de óleo para água vertical pode funcionar bem em uma aplicação de motor, mas falhar em uma aplicação de refrigeração. Certifique-se de que ambos os fluidos estejam em lados opostos da unidade e de que a unidade consiga suportar a pressão. Alguns trocadores de calor funcionam bem sob altas pressões, mas não são ideais para altas temperaturas e vice-versa.
Área de transferência de calor
Os trocadores de calor verticais têm uma área de transferência de calor definida, que deve ser suficiente para realizar a tarefa pretendida. Ao calcular essa área, os coeficientes gerais e as diferenças de temperatura são levados em consideração.
A manutenção regular é fundamental para atingir uma vida útil prolongada do trocador de calor vertical. Ela garante o desempenho ideal e minimiza o tempo de inatividade devido a reparos.
Inspeções programadas
Inspeções visuais regulares ajudarão a detectar quaisquer vazamentos, corrosão ou obstruções dentro da unidade. Os usuários devem monitorar de perto as temperaturas e quedas de pressão do fluido para quaisquer mudanças incomuns. Em seguida, eles podem identificar e resolver rapidamente quaisquer problemas potenciais antes que eles se agravem em grandes avarias.
Limpeza química
Com o tempo, os contaminantes podem se acumular nas superfícies dos tubos, reduzindo a eficiência da transferência de calor. A limpeza química elimina esses depósitos, restaurando o desempenho ideal. As empresas podem contratar profissionais para fazer a limpeza química. Os especialistas farão primeiro uma avaliação da condição dos trocadores de calor e, em seguida, escolherão as soluções de limpeza apropriadas.
Manutenção de selos e juntas
Os trocadores de calor verticais costumam ter selos ou juntas que impedem vazamentos de fluido. Verificações rotineiras desses componentes ajudam a detectar quaisquer sinais de desgaste ou danos. Substitua-os o mais rápido possível para evitar vazamentos potenciais e manter a integridade do sistema.
Lubrificação
Se a unidade tiver bombas circulantes, é preciso garantir que elas estejam bem lubrificadas para reduzir o desgaste. As bombas lubrificadas de acordo com as instruções do fabricante ajudam a obter uma circulação eficiente do fluido através do trocador de calor.
Existem muitas aplicações de tipos de trocadores de calor verticais em vários setores.
Geração de energia
Em usinas de energia, os trocadores de calor verticais são usados para turbinas a gás e a vapor. Eles também ajudam a condensar vapores. Por exemplo, um condensador vertical pode transformar o vapor de volta em líquido. As usinas de energia que usam água também utilizam trocadores de calor verticais como dispositivos de refrigeração. Alguns dos dispositivos de refrigeração são torres de refrigeração e chillers de água.
Petroquímico
A indústria petroquímica utiliza trocadores de calor para refinar petróleo bruto e produzir vários componentes químicos. Esses trocadores de calor verticais podem lidar com produtos químicos de diferentes temperaturas e alta pressão.
Os trocadores de calor verticais nesta indústria incluem trocadores de calor de casco e tubo verticais e refrigeradores de ar. Eles são usados no processo de destilação e refrigeração de petróleo bruto.
Alimentos e bebidas
Os trocadores de calor são muito importantes no processamento de alimentos e bebidas. Os fabricantes os utilizam para pasteurização, esterilização e refrigeração.
O uso de trocadores de calor pode ajudar a preservar o valor nutricional dos alimentos. Ele também reduz o impacto no meio ambiente. Isso ocorre porque os trocadores de calor ajudam a reutilizar a energia térmica.
Marítimo
Os trocadores de calor verticais também são usados em plantas de dessalinização de água do mar e embarcações marítimas. Para embarcações que navegam no mar, é utilizado um trocador que pode suportar corrosão e água salgada.
Normalmente, a água do mar é muito fria. Quando um trocador de calor vertical é usado com um motor de embarcação, a água do mar absorve o calor do motor. Isso ajuda a resfriar o motor. Isso impede que o motor aqueça muito. Também garante que a embarcação esteja funcionando de forma ideal.
Ao comprar um trocador de calor vertical, os compradores precisarão considerar uma ampla gama de fatores, como material, padrão de fluxo do meio, queda de pressão, temperatura e pressão de operação, dimensões e outras propriedades.
Material:
Como os trocadores de calor são usados para transferir calor entre dois fluidos, a compatibilidade do fluido é uma preocupação importante. Certos fluidos podem reagir quimicamente com certos materiais, degradando o material ou contaminando o fluido. Para evitar esse problema, os compradores precisam garantir que o material do trocador de calor seja compatível com os fluidos que ele irá manusear. Por exemplo, fluidos corrosivos podem exigir aço inoxidável ou titânio.
Padrão de fluxo do meio:
A disposição do fluxo do fluido de trabalho afeta a eficiência da transferência de calor e a queda de pressão do trocador de calor. Os compradores precisam considerar se a configuração de fluxo cruzado ou contrafluxo é mais adequada para sua aplicação. Por exemplo, uma disposição contrafluxo pode fornecer melhor transferência de calor para algumas aplicações de alta eficiência.
Queda de pressão:
Uma alta queda de pressão em um trocador de calor pode aumentar o consumo de energia e os custos operacionais de um sistema. Portanto, os compradores devem considerar a queda de pressão de diferentes modelos de trocadores de calor e selecionar um adequado com base no projeto do sistema e no orçamento. Os trocadores de calor de placas compactos geralmente têm quedas de pressão mais altas do que os trocadores de calor de casco e tubo maiores.
Temperatura e pressão de operação:
Os compradores precisam escolher trocadores de calor que possam suportar a temperatura e pressão de operação de sua aplicação. Para aplicações de alta temperatura ou alta pressão, eles podem precisar escolher projetos mais robustos, como trocadores de calor de casco e tubo, e materiais especiais.
Dimensões e outras propriedades:
Os compradores também devem considerar as dimensões e outras características do trocador de calor, como comprimento, largura, altura e método de conexão. Eles precisam garantir que o trocador de calor possa se encaixar e se conectar com outros componentes em seu sistema.
P1: Quais são os materiais para trocadores de calor?
A1: Geralmente, o corpo principal do trocador de calor é feito de materiais metálicos como aço carbono, aço inoxidável e outras ligas. As características duráveis e resistentes à corrosão desses materiais fornecem ao trocador de calor uma estrutura de qualidade e longa vida útil. Além disso, os trocadores de calor de plástico, principalmente compostos de polipropileno, cloreto de polivinila e outros plásticos de engenharia, possuem boa resistência química e desempenho de isolamento térmico.
P2: Quais fatores devem ser considerados ao selecionar trocadores de calor?
A2: As necessidades dos três meios também devem ser consideradas, como temperatura, pressão e corrosão. O orçamento para compras de trocadores de calor, incluindo custos de instalação e manutenção, também deve ser considerado. Os tipos e projetos de trocadores de calor podem ter diferentes eficiências energéticas. As dimensões e o peso do trocador de calor também devem corresponder aos equipamentos e tubulações em que os compradores comerciais irão instalar.
P3: Como garantir a qualidade dos trocadores de calor?
A3: Os compradores comerciais de trocadores de calor podem escolher trocadores que atendam aos padrões nacionais e industriais e verificar os certificados do produto. Além disso, eles podem garantir a qualidade do trocador de calor por meio de manutenção regular e reparos oportunos. Primeiro, um teste de qualidade do trocador de calor será realizado e a instalação deve seguir as instruções do fabricante. Além disso, os trocadores de calor devem ser monitorados regularmente para encontrar problemas com antecedência.
