Trocador térmico horizontal

Tipos de trocadores de calor horizontais

Um trocador de calor horizontal é projetado para transferir calor entre dois fluxos horizontais paralelos. Existem vários tipos de trocadores de calor horizontais comumente utilizados em uma ampla gama de aplicações industriais.

• Trocadores de calor de casco e tubo horizontais

  O clássico trocador de calor de casco e tubo horizontal consiste em um casco cilíndrico horizontal que contém múltiplos feixes de tubos horizontais paralelos. Os dois fluxos de fluido fluem através do casco e dos tubos em direções opostas (contracorrente). Este projeto oferece uma grande área de superfície térmica para transferência de calor eficaz. Trocadores de calor de casco e tubo horizontais são amplamente utilizados em sistemas petroquímicos, de geração de energia e HVAC.

• Trocadores de calor resfriados a ar horizontais

  Também conhecidos como feixes de tubos aletados, os trocadores de calor resfriados a ar horizontais utilizam o ar ambiente para remover o calor dos fluidos de processo dentro dos tubos. Um conjunto de aletas externas é normalmente montado nas paredes dos tubos para aumentar a área de transferência de calor. A configuração horizontal é mais compacta e mais fácil de instalar do que a vertical. Trocadores de calor resfriados a ar são comumente utilizados na indústria de petróleo e gás para refinarias e plataformas offshore.

• Trocadores de calor de placas horizontais

  Um trocador de calor de placas horizontal é projetado com uma série de placas horizontais, normalmente feitas de aço inoxidável, montadas dentro de uma estrutura robusta. As placas criam múltiplos canais onde os dois fluidos fluem em um modo contracorrente, o que aumenta a eficiência da transferência de calor. Além disso, o design compacto economiza muito espaço e torna o produto fácil de instalar. Os trocadores de calor de placas horizontais são principalmente aplicados ao processamento de alimentos, produção química e geração de energia. Eles são uma escolha ideal para aplicações com espaço limitado e altos padrões sanitários.

• Trocadores de calor horizontais em espiral

  Os trocadores de calor em espiral horizontais consistem em dois canais em espiral: um para cada fluido. Os dois canais são normalmente feitos de chapas finas de metal, o que cria uma grande superfície de transferência de calor. O arranjo de fluxo contracorrente fornece alta eficiência. Além disso, o design compacto e a construção leve são vantajosos na economia de espaço de piso. Os trocadores de calor em espiral horizontais são amplamente utilizados no tratamento de águas residuais, dessalinização e indústrias petroquímicas.

• Trocadores de calor horizontais de dupla tubulação

  Os trocadores de calor horizontais de dupla tubulação consistem em dois tubos horizontais paralelos: um tubo interno menor que carrega um fluido e um tubo externo maior que carrega o outro fluido. A configuração permite a transferência de calor entre os fluidos. Os trocadores de calor de dupla tubulação são simples de fabricar e econômicos. Além disso, eles oferecem fácil acesso para manutenção e limpeza. Os trocadores de calor horizontais de dupla tubulação são geralmente aplicados a sistemas de caldeiras, circuitos de refrigeração e resfriamento de processos.

Especificações e manutenção de trocadores de calor horizontais

Algumas especificações básicas sobre trocadores de calor são as seguintes:

• Material: O material do trocador de calor horizontal é normalmente ferro fundido, aço inoxidável, cobre ou outras ligas. Os materiais específicos utilizados podem variar de acordo com a estrutura e o fabricante.
• Diâmetro: A faixa de diâmetro do trocador de calor horizontal é geralmente de diâmetros pequenos de alguns centímetros a diâmetros grandes de vários metros. O tamanho específico do diâmetro precisa ser determinado de acordo com a capacidade de processamento e as restrições de espaço do equipamento.
• Comprimento: O comprimento do trocador de calor horizontal pode variar de alguns centímetros a vários metros, dependendo da área de transferência de calor necessária.
• Potência: A potência de um trocador normalmente usa quilowatts (kW) ou watts (W) para indicar a capacidade de transferência de calor que ele pode fornecer. O valor específico da potência é determinado de acordo com a demanda do mercado e a ocasião da aplicação.

A manutenção do trocador de calor está em linha com os manuais do usuário de trocadores de calor horizontais ou verticais. Algumas dicas de manutenção rotineira são as seguintes:

• Limpeza: Limpe a superfície dos trocadores horizontais regularmente para remover poeira, sujeira e outros poluentes. Ao mesmo tempo, verifique se a junta, o anel de vedação, etc., estão danificados ou com vazamento, e faça a limpeza e a substituição conforme necessário para garantir a vedação e a integridade do equipamento.
• Lubrificação: Realize a manutenção de lubrificação nas partes móveis dos trocadores de calor horizontais regularmente, como rolamentos e engrenagens, para garantir um funcionamento suave e reduzir o atrito e o desgaste.
• Inspeção e ajuste: Inspecione o funcionamento do trocador de calor periodicamente para verificar se seu desempenho diminuiu ou se há problemas como ruído anormal, superaquecimento, etc., faça ajustes e reparos na primeira vez em caso de algum problema, e garanta o funcionamento estável do equipamento.

Cenários

Os trocadores de calor horizontais têm uma ampla gama de aplicações utilizadas em indústrias e outros tipos de empresas.

• Indústria petroquímica e química

  Os trocadores de calor horizontais são comumente utilizados na indústria petroquímica e química para produtos como óleo, gás, amônia líquida, óxido de etileno, etc., para alcançar a recuperação térmica e o aquecimento de reagentes.

• Geração de energia

  As usinas de energia utilizam trocadores de calor horizontais para resfriadores de condensado, aquecedores de água de alimentação, etc., para a recuperação de energia térmica na planta.

• Processamento de alimentos

  Indústrias de processamento de alimentos, como laticínios, sucos e alimentos enlatados, utilizam trocadores de calor horizontais para pasteurização, esterilização e resfriamento de produtos.

• Indústria HVAC

  Na indústria HVAC, os trocadores de calor horizontais são utilizados em dispositivos como condicionadores de ar, chillers e unidades de refrigeração para troca de calor e regulação de temperatura.

• Proteção ambiental

  Os trocadores de calor horizontais são utilizados para sistemas de ar condicionado, tratamento de águas residuais e tratamento de gases de combustão para facilitar a transferência de calor e o tratamento de contaminantes.

• Metalurgia

  Os trocadores de calor horizontais são utilizados na metalurgia para fundição, refino e outros processos que envolvem a troca de calor e o processamento de metais.

• Farmacêutica

  A produção farmacêutica utiliza trocadores de calor horizontais para processos de síntese de fármacos, cristalização e secagem que exigem controle preciso da temperatura.

• Indústria naval

  A indústria naval utiliza trocadores de calor horizontais para facilitar a transferência de calor na construção naval, plataformas offshore e outros equipamentos marítimos.

Como escolher trocadores de calor horizontais

• Requisitos de aplicação:

  Identificar as necessidades específicas da aplicação é a primeira etapa crucial na seleção de um trocador de calor horizontal. Considere elementos como os fluidos que precisam ser aquecidos ou resfriados, suas taxas de fluxo, temperaturas e pressões, bem como as dimensões gerais do sistema e as restrições de projeto. Esta é a base para o processo de tomada de decisão, pois estabelece os fundamentos do que o trocador de calor deve realizar e qual espaço ele tem para se ajustar.

• Eficiência e desempenho:

  Os trocadores de calor horizontais estão disponíveis em vários modelos, como trocadores de calor horizontais de tubo e casco e trocadores de calor horizontais de placas, cada um com classificações de eficiência distintas. É essencial investigar esses modelos e seus coeficientes especificados, como o coeficiente geral de transferência de calor. Além disso, observe o quão bem cada projeto utiliza energia, incluindo suas características de queda de pressão, para garantir que o sistema mantenha seu desempenho.

• Materiais e compatibilidade:

  Os fluidos envolvidos no processo de troca de calor devem ser considerados para garantir a longevidade e a eficiência do trocador de calor horizontal. Diferentes fluidos podem ter efeitos variados, incluindo corrosão, incrustação ou reações químicas. Assim, os materiais de construção do trocador de calor, como seus tubos, placas ou cascos, devem ser compatíveis com os fluidos. Selecionar um trocador de calor horizontal com materiais adequados para os fluidos específicos ajuda a evitar quaisquer problemas operacionais ou danos.

• Manutenção e serviço:

  É crucial considerar as necessidades de manutenção e serviço do trocador de calor horizontal. Alguns modelos podem exigir limpeza regular, substituição de peças ou inspeções para garantir o desempenho ideal ao longo do tempo. Ao avaliar os requisitos de manutenção, incluindo acessibilidade, frequência de serviço e disponibilidade de peças sobressalentes, as empresas podem tomar uma decisão informada. Escolher um trocador de calor que seja fácil de manter e tenha suporte de serviço prontamente disponível pode minimizar o tempo de inatividade e manter os custos operacionais sob controle.

Perguntas e Respostas

P1 Quais propriedades do fluido são pertinentes ao escolher um trocador de calor horizontal?

A1 A densidade e a viscosidade dos fluidos devem ser conhecidas para calcular a queda de pressão, a área de superfície de aquecimento, o volume e a potência de bombeamento. Propriedades específicas dos fluidos incluem capacidade de calor e se eles têm o potencial de formar tártaro ou outros depósitos.

P2 Quais tipos de processo influenciam o projeto de um trocador de calor horizontal?

A2 O trocador de calor horizontal deve ser projetado para realizar o processo específico necessário. Alguns processos exigem a transferência de calor; outros, a condensação de vapor ou a dessalinização.

P3 Quais são os requisitos de instalação para um trocador de calor horizontal?

A3 Instale o trocador de calor horizontalmente em concreto plano ou com parafusos de ancoragem. Espace os flanges para evitar danificar os componentes do trocador de calor. Utilize um guindaste quando necessário e consulte o manual de instalação do usuário.

P4 Um trocador de calor horizontal pode ser isolado?

A4 Sim, em muitos casos, é necessário isolar um trocador de calor horizontal para evitar perda de calor ou proteger o pessoal do trocador de calor.

P5 Qual é o impacto da tecnologia moderna em trocadores de calor horizontais?

A5 A tecnologia auxilia no projeto preciso do trocador de calor horizontal para transferência de calor ideal com queda de pressão mínima. Avanços como simulações de dinâmica de fluidos computacional (CFD) aprimoram a eficiência do trocador otimizando os padrões de fluxo para reduzir a turbulência e melhorar a troca de calor.