Trocadores de calor em série

Tipos de trocadores de calor em série

Um trocador de calor em série é um tipo de trocador de calor que transfere calor de um fluido para outro colocando vários trocadores de calor um após o outro. Vários tipos de trocadores de calor em série são os seguintes.

• Trocador de calor de casco e tubo

  Trocadores de calor tubulares com casco são compostos por feixes de tubos, onde vários tubos são geralmente feitos de latão, cobre ou outros materiais condutores de calor. Um trocador de calor de casco e tubo em série é composto por vários trocadores de calor de casco e tubo. Esses trocadores de calor são adequados para necessidades de troca de calor em campos industriais como processamento químico, petroquímico, geração de energia, fabricação de papel, metalurgia, construção, alimentos e indústrias farmacêuticas.

• Trocador de calor refrigerado a ar

  Um trocador de calor refrigerado a ar em série transfere calor do fluido alvo para o ar, utilizando a convecção natural do ar ou uma convecção assistida por um ventilador. É comumente usado em usinas de energia, aço, petroquímicos e outras indústrias.

• Trocador de calor de placas

  Em um trocador de calor de placas, a superfície de transferência de calor é composta por placas finas. É configurado para permitir que dois fluidos passem por ele e possui uma estrutura robusta para manter as placas no lugar. Em certa medida, eles podem ser como trocadores de calor de casco e tubo, mas são mais compactos e têm melhor eficiência. Um trocador de calor de placas em série pode ser encontrado no processamento de alimentos, refrigeração, indústrias químicas, geração de energia e indústrias HVAC, entre outras.

• Trocador de calor de tubo duplo

  Um trocador de calor de tubo duplo em série é um projeto simples que consiste em um tubo dentro de outro, onde dois fluidos fluem em direções opostas. Esses trocadores de calor são encontrados em refinarias de petróleo e aplicações de processamento químico.

Especificação e manutenção de trocadores de calor em série

• Materiais de construção

  Dependendo das variáveis ​​operacionais e pressões, diferentes ligas, metais e polímeros estão presentes. O cobre é frequentemente usado em cobre de encanamento e trocadores de calor de água, porque pode suportar meios corrosivos e possui excelente condutividade térmica.

• Desempenho

  A eficiência de transferência de calor é medida pela quantidade de calor que um trocador transmite ao longo do tempo. Por exemplo, um trocador de calor de placas de grau industrial pode atingir uma eficiência superior a 90% em condições ideais. Os trocadores de calor são projetados para atingir coeficientes de transferência de calor específicos com base em seu projeto e uso. Geralmente, o valor U deve ser maior para modelos mais compactos.

  Classificações de pressão

  Cada trocador de calor possui classificações de pressão. Existem três tipos de pressões: pressão de operação, pressão de teste e pressão de ruptura. A pressão de operação é a pressão de trabalho mais alta na qual o equipamento pode operar com segurança. Por exemplo, os trocadores de calor de casco e tubo podem ter pressões de operação superiores a 5.000 psi, tornando-os adequados para aplicações industriais de alta pressão. Os trocadores de calor devem ser apertados e moderadamente seguros. Antes de serem colocados em uso, a pressão de teste deve ser maior que a pressão de operação. Quando a pressão é maior que a pressão de operação, o trocador de calor pode romper. Alguns trocadores de calor, como trocadores de calor a vácuo, não são aplicáveis ​​à pressão.

Manutenção

Para manter seu desempenho em um nível ideal por um longo período, os aquecedores de calor precisam ser mantidos regularmente e ocasionalmente olhar para os seguintes aspectos para evitar grandes problemas ou quebras.

• Limpe as superfícies externas

  É muito importante ter superfícies externas limpas dos acumuladores de calor. Calor sujo nas superfícies externas dos acumuladores pode afetar o desempenho do trocador de calor e até mesmo a segurança. Resíduos, poeira e outros contaminantes podem bloquear a transferência de calor isolando camadas superficiais. Os trocadores de calor funcionarão com menos eficiência se não tiverem boas superfícies externas. Deixe o ar e outros meios de transferência de calor ao redor dos trocadores de calor livremente. Como resultado, os trocadores de calor podem irradiar calor bem. O desempenho da transferência de calor será aprimorado e a vida útil dos trocadores de calor será prolongada.

• Limpe as saídas de ar e as passagens

  Manter a eficiência da troca de calor exige que as saídas de ar e as passagens sejam limpas. Melhorado pelo uso de um compressor de ar ou outros meios pelos quais a passagem é selada. A perda de circulação de ar causada pelo acúmulo de detritos ou bloqueio reduzirá o desempenho de troca de calor do sistema. Os sistemas estão em risco de superaquecimento ou de não funcionar bem se não houver bons canais de ventilação. A limpeza regular das saídas de ar e das passagens garante que os trocadores de calor tenham um bom fluxo de ar e que a produtividade da transferência de calor esteja no seu melhor.

Cenários

Os trocadores de calor são úteis em diversas aplicações industriais. Aqui estão algumas maneiras pelas quais as indústrias usam essas unidades para transferir calor entre diferentes substâncias.

• Plantas petroquímicas

  As plantas petroquímicas utilizam trocadores de calor para refinar petróleo bruto em vários combustíveis como gasolina, diesel e querosene. Os trocadores de calor também são usados ​​para produzir e processar produtos químicos como etileno, propileno e polietileno. Além disso, os trocadores de calor desempenham um papel significativo no resfriamento e aquecimento de reações para controlar a temperatura e maximizar a eficiência.

• Usinas de energia

  Na geração de energia, os trocadores de calor são usados ​​em condensadores de vapor para resfriar o vapor de escape das turbinas, convertendo-o de volta em água para reutilização no processo de geração de vapor. Além disso, em usinas de energia solar térmica, os trocadores de calor transferem calor dos coletores solares para um fluido de trabalho usado para gerar eletricidade.

• Sistemas HVAC

  Os trocadores de calor fazem os sistemas HVAC alcançarem uma recuperação de energia e ventilação razoáveis. Por meio desse mecanismo, o ar fresco é aquecido ou resfriado pelo ar de exaustão do edifício. Isso ajuda a minimizar a perda de energia e manter a qualidade do ar interno. Os trocadores de calor em sistemas HVAC também garantem a condensação e evaporação eficientes do refrigerante. Especificamente, condensadores refrigerados a água ou trocadores de calor de casco e tubo são aplicados.

• Indústria de alimentos e bebidas

  Na indústria de alimentos e bebidas, os trocadores de calor ajudam a pasteurizar produtos alimentícios e bebidas como sucos, laticínios e ovos líquidos. As unidades transferem calor eficientemente para garantir a segurança do produto, mantendo a qualidade. Além disso, os trocadores de calor são úteis na esterilização de equipamentos e recipientes. Eles fornecem processos de aquecimento e resfriamento precisamente regulados para evitar contaminação microbiana e prolongar a vida útil.

• Farmacêuticos

  Os fabricantes de produtos farmacêuticos utilizam trocadores de calor para controlar a temperatura dos processos de fermentação. Especificamente, algumas indústrias adotam trocadores de calor para regular a temperatura durante reações químicas, garantindo que a reação ocorra na temperatura desejada, maximizando assim o rendimento e minimizando a formação de subprodutos. Além disso, os trocadores de calor são úteis na evaporação de solventes e concentração de soluções para remover o excesso de solvente por meio da aplicação de calor.

• Polpa e papel

  Na indústria de polpa e papel, os trocadores de calor recuperam calor de fluxos de efluentes para reduzir o consumo geral de energia e minimizar o impacto ambiental.

Como escolher trocadores de calor em série

Alguns fatores que afetam a seleção de trocadores de calor industriais são os seguintes.

• Requisitos de transferência de calor

  Calcule o coeficiente geral de transferência de calor necessário para atender às necessidades específicas da aplicação. Considere os fatores de capacidade de transferência de calor, limites de temperatura e queda de pressão.

• Ambiente de trabalho

  Considere o meio de trabalho, temperatura, pressão e outros fatores no ambiente de trabalho. Escolha um trocador de calor em série feito de materiais adequados ao meio para evitar corrosão e outros problemas de compatibilidade.

• Instalação e manutenção

  Considere as restrições de espaço e a necessidade de manutenção. Certifique-se de que o trocador de calor selecionado possa ser instalado e revisado facilmente e siga as instruções e recomendações do fabricante para manutenção.

Trocadores de calor em série P&R

P1: Por que os trocadores de calor em série são usados?

R1: Os trocadores de calor em série são aplicados para maximizar a transferência térmica entre dois fluidos. O uso de trocadores de calor em série pode ajudar a atingir as mudanças de temperatura desejadas para ambos os fluidos, o que pode ser particularmente útil quando um fluido não pode ser elevado ou baixado para uma temperatura específica.

P2: Quais são os diferentes tipos de trocadores de calor?

R2: Existem muitos tipos de trocadores de calor, cada um com uma técnica diferente para transferir calor entre dois fluidos. Os mais comuns são trocadores de calor de casco e tubo, trocadores de calor refrigerados a ar, trocadores de calor de placas, trocadores de calor em espiral, trocadores de calor de tubo duplo e trocadores de calor de tubo duplo.

P3: Qual é o princípio de funcionamento do trocador de calor?

R3: O princípio do projeto do trocador de calor é manter o resfriador e o aquecedor separados, permitindo que o calor seja transferido. Muitas vezes, paredes finas de metal atuam como condutor de calor. Quando o fluido quente passa por um lado do trocador de calor, seu calor é conduzido pela parede de metal para o fluido mais frio do outro lado, que absorve o calor.