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Um acumulador de trocador de calor funciona como um componente de armazenamento de energia em um sistema de troca térmica. Ele pode reter, descarregar ou acumular energia térmica, permitindo que o processo de transferência de calor ocorra suavemente. Existem vários tipos de trocadores de calor e acumuladores. Alguns deles estão listados aqui para ajudar os compradores comerciais a fazer escolhas informadas.
Trocador de calor de casco e tubo com acumulador
Este tipo de trocador de calor compreende uma série de tubos. A transferência de calor ocorre entre dois fluidos nos tubos interno e externo. Os fluidos são projetados para um propósito específico. Os fluidos podem ser um líquido ou gás, dependendo da indústria.
O design de trocadores de calor de casco e tubo com um acumulador permite que eles não apenas transfiram calor, mas também resistam a altas quantidades de pressão e temperatura. Por esse motivo, eles são frequentemente usados em indústrias como petróleo e gás, bem como processamento químico. Nessas indústrias, eles têm sido usados para resfriar ou aquecer caldeiras, condensadores, bem como outros equipamentos.
Trocador de calor de placas com acumulador
Ao contrário do tipo de casco e tubo, este trocador de calor compreende placas finas de metal corrugado. As placas são montadas verticalmente em um quadro. A transferência de calor ocorre entre dois ou mais fluidos fluindo em direções opostas através dos canais formados pelas placas.
Os trocadores de calor deste tipo ocupam menos espaço em comparação com o trocador de calor de casco e tubo com um acumulador. Eles também são mais eficientes e fáceis de limpar. Todas essas vantagens os tornam ideais para indústrias de processamento de alimentos e bebidas, bem como sistemas HVAC.
Trocador de calor arrefecido a ar com acumulador
Este trocador de calor usa ar para facilitar a troca de calor entre os fluidos. É composto por tubos com aletas e uma ventoinha. O fluido que precisa ser resfriado flui nos tubos. A ventoinha sopra ar sobre os tubos. O calor é transferido do fluido dentro do tubo para o ar. O fluido resfriado flui de volta para o sistema.
Os trocadores de calor arrefecidos a ar com acumuladores são populares nas indústrias de geração de energia, petroquímica e gás natural. Eles resfriam gases e líquidos de processo. Às vezes, eles servem como componentes do radiador do motor em automóveis.
Trocador de calor de tubo duplo com acumulador
Um trocador de calor de tubo duplo com um acumulador possui um tubo interno e um tubo externo. O tubo interno carrega o fluido que libera ou absorve calor. O tubo externo carrega o segundo fluido. Os dois fluidos se movem em direções opostas.
Este design permite que a transferência de calor ocorra de forma eficiente. O trocador de calor de tubo duplo é amplamente utilizado em aplicações industriais em pequena escala. Eles podem ser usados em aquecimento de piscinas ou aplicações de resfriamento de óleo.
Geralmente, o trocador de calor de tubo duplo é menos complexo. Ele usa menos material para construir em comparação com os trocadores de calor de casco e tubo. Isso torna o trocador de calor de tubo duplo com um acumulador uma opção mais acessível.
As especificações variam dependendo do tipo e do design de um trocador de calor combinando um acumulador ou a aplicação específica para a qual ele foi projetado. As seguintes são algumas especificações gerais para orientação.
Área de Transferência de Calor:
A área da superfície disponível para transferência de calor entre os fluidos de trabalho. Normalmente é medida em metros quadrados ou pés quadrados.
Coeficiente de Transferência de Calor:
Um indicador para mostrar a eficiência com que o calor é transferido através de um trocador de calor com acumulador. Normalmente, é medido em watts por metro quadrado por Kelvin (W/m²K) ou unidades térmicas britânicas por hora por pé quadrado por grau Fahrenheit (BTU/h.ft².°F).
Frequência:
A frequência de trabalho de um trocador de calor ou acumulador se refere ao número de vezes por unidade de tempo que uma mudança ocorre ou um processo acontece. Por exemplo, no contexto de um trocador de calor de refrigerante em um sistema de refrigeração ou ar condicionado, a frequência do ciclo de refrigeração pode ser relevante. A frequência de operação pode afetar alguns parâmetros físicos do trocador de calor e do acumulador, como a seleção de materiais e design.
Vazão:
Uma vazão é o volume ou a massa de um fluido que passa por um trocador de calor por unidade de tempo. Normalmente é medida em litros por minuto (L/min), galões por minuto (GPM) ou quilogramas por segundo (kg/s).
Queda de Pressão:
A perda de pressão que ocorre quando um fluido passa por um trocador de calor com acumulador. Normalmente é medida em Pascal (Pa) ou polegadas de coluna de água (in H2O).
Material:
Os materiais usados para construir trocadores de calor e acumuladores incluem cobre, alumínio, aço inoxidável, aço carbono, etc. Diferentes materiais têm diferentes condutividades térmicas, resistência à corrosão e outras propriedades.
Esta seção descreve os requisitos de manutenção para o trocador de calor com um acumulador (comumente usado em sistemas de refrigeração e ar condicionado).
Inspeção regular:
Inspecione regularmente a aparência do trocador de calor e do acumulador, verificando se há problemas como danos, vazamentos ou deformações. Se algum problema for encontrado, ele deve ser reparado ou substituído a tempo.
Limpeza:
Trocadores de calor e acumuladores podem ser entupidos ou bloqueados com o tempo, afetando seu desempenho. Geralmente, agentes de limpeza especiais são usados para limpá-los ou pedir a profissionais para limpá-los. No processo de limpeza, é necessário garantir que as superfícies do trocador de calor e do acumulador não sejam danificadas ou riscadas.
Substituir o filtro:
Os filtros são normalmente configurados nas entradas e saídas de trocadores de calor e acumuladores, e eles precisam ser substituídos ou limpos em um cronograma para garantir que os fluidos de trabalho estejam limpos.
Preste atenção ao refrigerante:
Para trocadores de calor e acumuladores que trabalham com refrigerante, a escolha e a qualidade do refrigerante são particularmente importantes. O refrigerante deve ser impedido de ser misturado e deve ser mantido longe de impurezas para evitar danos e degradação do desempenho dos trocadores de calor e acumuladores.
Preste atenção ao isolamento:
Se trocadores de calor e acumuladores forem isolados, eles precisam ser verificados e reparados para garantir que os materiais de isolamento estejam intactos e mantenham os efeitos de isolamento.
O trocador de calor com acumulador desempenha várias funções, dependendo da indústria e da aplicação. Aqui estão alguns deles:
Recuperação de energia em indústrias
O dispositivo recupera calor residual de gases de combustão ou fluxos de processo nas indústrias de fabricação e química. Este calor recuperado pode pré-aquecer materiais ou água de entrada, reduzindo o consumo de energia.
Geração de vapor
Os trocadores de calor com acumuladores são amplamente utilizados para gerar vapor em caldeiras. O trocador de calor transfere calor dos gases de combustão para a água, convertendo-a em vapor usado para geração de energia ou processos industriais.
Sistemas de aquecimento distrital
Os trocadores de calor com acumuladores desempenham um papel vital nas redes de aquecimento distrital. Eles transferem calor de usinas centrais ou caldeiras para sistemas de distribuição de água quente. A energia armazenada no acumulador permite a distribuição de calor durante períodos de pico de demanda.
Sistemas HVAC
Em edifícios comerciais ou industriais de grande porte, os trocadores de calor com acumuladores frequentemente recuperam calor residual de sistemas de ventilação ou processos de refrigeração. O calor recuperado pode ser usado para aquecimento de espaços ou pré-aquecimento de água quente doméstica.
Aplicações em usinas de energia
Os trocadores de calor com acumuladores são usados para transferir e converter energia térmica em usinas de energia. Por exemplo, eles podem transformar calor de gases de combustão em calor útil para pré-aquecer água de alimentação ou gerar energia adicional através da expansão de vapor em turbinas.
Sistemas de água de refrigeração
Os trocadores de calor com acumuladores são empregados em sistemas de refrigeração industrial para dissipar o calor de processos ou equipamentos. Eles transferem calor para a água, que é então resfriada usando torres de refrigeração ou condensadores arrefecidos a ar antes de recirculação.
Usinas de biomassa
As usinas de energia de biomassa usam trocadores de calor para recuperar calor de gases de combustão após a combustão. O calor recuperado é usado para secar a matéria-prima de biomassa ou para geração de vapor para melhorar a eficiência geral da planta.
Processamento de alimentos e bebidas
Os trocadores de calor com acumuladores são usados para pasteurização, esterilização e aquecimento de produtos na indústria de alimentos e bebidas. Eles permitem transferência de calor eficiente, mantendo a qualidade e a segurança do produto.
Ao comprar trocadores de calor industriais, os compradores precisam levar em consideração dois fatores principais: o processo e o design.
Processo
Isso se refere aos detalhes em torno da aplicação que o trocador de calor atenderá. A natureza do fluido é importante ao selecionar um trocador de calor industrial. Os fluidos podem ser corrosivos, não corrosivos, extremamente quentes ou frios, suspensões ou gases, entre outros. Cada tipo de fluido exigirá um trocador de calor específico para funcionar de forma eficiente.
A escolha das instalações de origem e destino é crucial ao selecionar um trocador de calor. O calor virá de uma caldeira a fogo, energia geotérmica reaproveitada, energia residual ou eletricidade? Para qual equipamento o calor será transferido? Essas são perguntas-chave que os compradores devem considerar antes de comprar um trocador de calor industrial. Por exemplo, os trocadores de calor ar-água não funcionarão se a fonte de calor ou o equipamento de destino for baseado em ar.
A direção do fluxo se refere à maneira como os fluidos fluem. Em trocadores de calor em contracorrente, os fluidos podem fluir paralelos um ao outro, em sentido contrário um ao outro ou se cruzar. Geralmente, as trocas em contracorrente são mais eficientes do que os trocadores de calor de fluxo paralelo. Os aquecedores acumuladores são uma exceção, pois precisam de fluxo paralelo para funcionar.
Design
O design do trocador de calor afetará sua eficiência. Designs comuns como o trocador de calor de casco e tubo podem não ser ideais para algumas configurações industriais. Os compradores precisam revisar os planos e esboços de cada opção proposta para determinar qual funcionará melhor. Normalmente, os trocadores de calor de ar terão aletas, além de serem compactos para permitir mais movimento de ar.
Durabilidade e longevidade são duas qualidades que os compradores buscam ao comprar trocadores de calor. Materiais como cobre, aço inoxidável e carbono podem resistir ao calor extremo. As fontes de calor com altos coeficientes de transferência de calor podem usar carbono, enquanto as unidades de alta eficiência usam cobre e aço inoxidável.
P1 O que um acumulador faz em um trocador de calor?
R1 O acumulador em um trocador de calor serve para armazenar refrigerantes. Ele realiza isso retirando refrigerantes em excesso do evaporador e liberando-os para o compressor, garantindo que o sistema funcione de forma otimizada sem que ele fique cheio ou vazio.
P2 Os trocadores de calor podem ser combinados?
R2 Sim, os trocadores de calor podem ser combinados. Eles são geralmente combinados em série ou em paralelo para aumentar a eficácia, desenvolver ainda mais a recuperação de energia e reduzir o consumo.
P3 Quais dois métodos são comumente usados para troca de calor?
R3 Trocas indiretas e diretas são dois métodos comumente usados para transferências de calor.
P4 Quais fatores afetam o trocador de calor?
R4 O desempenho do trocador de calor pode ser impactado por vários fatores, como o tipo de material usado, os métodos de design e construção, a diferença de temperatura entre os fluidos e suas vazões, viscosidades e a transferência de massa geral e a reação ocorrendo dentro dos fluidos.
