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Um trocador de calor de tubo consiste em duas superfícies de transferência de calor na forma de tubos ou, mais precisamente, um feixe de tubos fechado dentro de uma carcaça cilíndrica. Este dispositivo pode transferir grandes quantidades de calor em pequenos volumes.
As indústrias utilizam diferentes tipos de trocadores de calor de tubo de aquecimento para atender às suas necessidades de aquecimento. Aqui estão alguns:
Trocador de calor de tubo em U
O trocador de calor de tubo em U possui dois sistemas de tubulação de fluido. O fluido em cada tubo possui seu próprio sistema de tubulação distinto, onde cada fluido pode fluir concorrente ou contracorrentemente.
Este tipo de trocador de calor pode ser construído em um tamanho muito compacto e, portanto, é adequado para a recuperação de calor em máquinas ou vasos pequenos.
Trocador de calor de tubo duplo
O trocador de calor de tubo duplo ou de dois tubos consiste em um tubo externo e um tubo interno. Um fluido flui dentro do tubo interno, enquanto o outro fluido flui no anel entre o tubo externo e o tubo interno.
O trocador de calor de tubo duplo pode ser disposto em fluxo paralelo, fluxo contracorrente ou fluxo misto.
Os trocadores de tubo duplo são simples de fabricar e possuem um coeficiente de acoplamento térmico relativamente alto. Em aplicações específicas, o custo pode ser excessivo ou o vazamento em um fluido é crítico.
Trocadores de calor espirais
Os trocadores de calor espirais circulares consistem em dois fluidos fluindo em espirais únicas e contínuas. As espirais são espaçadas de forma que haja uma distância igual entre as duas espirais, o que promove uma transferência de calor contracorrente.
Uma das vantagens significativas dos trocadores de calor de tubo espiral é o tamanho pequeno.
O caráter compacto dos trocadores de calor espirais leva a muitas áreas de superfície para transferência de calor.
Trocador de calor de placas
Os trocadores de calor de placas consistem em uma série de placas finas e corrugadas que fornecem uma grande área de superfície para a transferência de calor entre os dois fluidos. As placas são fechadas em uma estrutura ou presas entre duas barras.
A corrugação aumenta a área de superfície para transferência de calor e turbulência do fluido, o que melhora o desempenho da transferência de calor.
Os trocadores de calor de placas são amplamente utilizados nas indústrias química, de processamento de alimentos, farmacêutica e HVAC devido ao seu design compacto, alta eficiência de transferência de calor e facilidade de limpeza e manutenção.
Trocadores de calor ar-refrigerados
Um trocador de calor ar-refrigerado utiliza ar para resfriar o fluido. Os trocadores de calor ar-refrigerados são utilizados quando a água de refrigeração não está prontamente disponível. Os trocadores de calor ar-refrigerados também são chamados de refrigeradores de ar ou refrigeradores secos. Normalmente, um trocador de calor ar-refrigerado consiste em um feixe de tubos com aletas e um ventilador.
Os trocadores de calor ar-refrigerados oferecem várias vantagens sobre os trocadores de calor resfriados a água, incluindo custos operacionais mais baixos, consumo reduzido de água e sustentabilidade ambiental aprimorada.
Os tubos de transferência de calor para trocadores são fabricados de acordo com a ISO 9001. Seu material é comumente cobre e são fabricados com comprimento de 6 metros, diâmetro externo de 14-19 mm e espessura de parede de 0,35-1,2 mm. Os tubos de cobre para transferência de calor para trocadores podem suportar altas temperaturas de até 250-750 °C.
Os usuários devem realizar uma inspeção periódica dos tubos de troca de calor para verificar se há vazamentos ou sinais de corrosão e substituir imediatamente quaisquer tubos defeituosos. Os trocadores também se beneficiam de uma limpeza regular para remover quaisquer depósitos. Os usuários podem optar por limpar os tubos quimicamente ou mecanicamente. A limpeza do tubo do trocador de calor não apenas melhora o desempenho geral do equipamento, mas também aumenta sua vida útil. Alguns trocadores de calor também vêm com opções de autolimpeza ou lavagem. A realização de manutenção no tubo do trocador também ajuda a reduzir o consumo de energia em cerca de 20-50%.
A expansão térmica é um fator importante que deve ser considerado durante a instalação do tubo de transferência de calor. Certifique-se de que o trocador seja instalado e fixado corretamente para evitar qualquer deformação devido à expansão térmica, o que pode causar vazamentos. Além disso, o tubo usado no trocador de calor deve ser compatível com a temperatura. Por exemplo, se o trocador de calor operar em um ambiente de alta temperatura, pode ser interessante considerar um tubo de alta resistência à temperatura, como titânio ou aço carbono.
HVAC e Refrigeração
Os trocadores de calor de tubos de aquecimento são tipicamente utilizados para reparar ou manter sistemas de dutos centrais HVAC em espaços de refrigeração comercial. Um exemplo pode ser um tubo de trocador de calor ar-ar usado em um intercooler de duto central HVAC para controle de umidade. Ao sifonar o ar aquecido dos cômodos e redistribuí-lo para os dutos de toda a casa, este dispositivo economiza o uso de energia, tornando mais fácil o uso de ar central.
Processos Industriais
Em fábricas industriais, os trocadores de calor de tubulação para gás ou água aquecidos são comumente usados para transferir calor de um fluido para outro em processos de fabricação. Suas aplicações típicas incluem o pré-aquecimento de líquidos de alimentação, a concentração de soluções, a secagem de sólidos e o resfriamento de sólidos do produto.
Geração de Energia
Indústrias de geração de energia, como energia geotérmica ou energia nuclear, podem utilizar trocadores de calor tubulares para converter calor do fluido de refrigeração em corrente elétrica. Por exemplo, uma usina geotérmica instalada com um tubo de trocador de calor pode gerar mais de 5.500.000 MWh de energia elétrica sem poluir o meio ambiente.
Indústria de Plásticos
Os tubos de trocador de calor podem ser encontrados em muitas indústrias de plástico para transferir calor para a fusão de resinas como polietileno, polipropileno, cloreto de polivinila, poliestireno e plásticos de engenharia. Eles podem ajudar a indústria a produzir mais de 10.000 toneladas de produtos plásticos por ano, como baldes, brinquedos e canos.
Farmacêuticos e Processamento de Alimentos
Os dispositivos de troca de calor tubulares para aplicações sanitárias são dispositivos seguros para produtos alimentícios e farmacêuticos. Eles podem ser usados para esterilizar produtos alimentícios como leite, sucos, cerveja, ovos líquidos, etc., e também para resfriar produtos farmacêuticos de forma rápida e eficiente.
Área de transferência de calor e compacidade:
Ao selecionar um trocador de calor de tubo, uma consideração essencial é sua área de transferência de calor e compacidade. O espaço disponível no sistema pode limitar a compacidade. Consequentemente, os compradores precisam procurar um aparelho que possa se encaixar em sua configuração sem comprometer o desempenho. Mais importante ainda, eles não devem sacrificar área por mera compacidade.
Queda de pressão:
Outra coisa a considerar ao escolher um tubo de transferência de calor é a queda de pressão, que pode influenciar negativamente o desempenho do sistema. Os compradores devem considerar trocadores de calor com quedas de pressão mínimas para manter a eficiência e o funcionamento ideal de seus sistemas.
Compatibilidade de materiais:
A compatibilidade de materiais é crucial ao selecionar um trocador de calor porque garante durabilidade e operação de longo prazo. Os compradores podem evitar possíveis falhas atribuíveis à incompatibilidade de materiais garantindo que os materiais de projeto sejam compatíveis com as qualidades corrosivas ou abrasivas dos fluidos.
Fácil manutenção:
Os trocadores de calor devem ser fáceis de limpar e manter. Escolha um trocador que facilitará a manutenção para os funcionários, minimizando o tempo de inatividade e maximizando a produtividade. Selecione filtros com componentes destacáveis, áreas acessíveis e instruções de montagem simples para garantir que as operações de limpeza e reparo sejam o mais eficazes possível.
P1: Como limpar os tubos do trocador de calor?
A1: Os trocadores de calor podem ser limpos usando os seguintes métodos: Limpeza química, Hidrojateamento, Escovação de tubos, Jateamento com gelo seco, Limpeza ultrassônica e Contratos de manutenção.
P2: Quais são os sinais de um trocador de calor danificado?
A2: Os sinais típicos de um trocador de calor danificado incluem: temperatura flutuante, queda na pressão do sistema, superaquecimento da fornalha, acúmulo de carbono e aumento no consumo de combustível.
P3: Qual é a vida útil de um trocador de calor?
A3: Os trocadores de calor podem durar até 10 a 20 anos, dependendo de fatores como o material, a manutenção, a qualidade do componente e o ambiente operacional.
P4: Quais são as conexões de um trocador de calor?
A4: As conexões típicas de um trocador de calor são a chapa de tubos, o tubo, o defletor, a carcaça e o cabeçote de entrada e saída.
