Trocador de calor tubular industrial

Tipos de trocadores de calor tubulares industriais

Trocadores de calor tubulares industriais são equipamentos utilizados para transferência de calor entre dois fluidos. Diferentes projetos visam oferecer diversos benefícios para determinadas aplicações industriais.

• Trocadores de calor de duplo tubo:

  Talvez o projeto mais simples, os trocadores de calor de duplo tubo consistem em um tubo externo contendo dois fluidos e um tubo interno onde um fluido flui. Os fluidos interno e externo são permitidos trocar calor através dos condutores. As variações incluem ter o fluido interno em um tubo enrolado. Esses trocadores de calor verticais são comumente usados para o aquecimento ou resfriamento de líquidos.

• Trocadores de calor de casco e tubo:

  Um trocador de calor de casco e tubo industrial consiste em um casco grande que envolve feixes de tubos. Nesse projeto, um fluido flui através da tubulação, enquanto outro flui através do casco, permitindo que ambos troquem calor através de contatos de superfície. Esse tipo de trocador de calor é usado em indústrias de grande escala, como refinarias de petróleo, usinas de energia e fábricas químicas.

• Trocadores de calor de placas:

  Os trocadores de calor de placas consistem em várias placas finas e altas. Os fluidos fluem através do espaço entre as placas. Devido à grande área de superfície das placas, um trocador de calor de placas pode transferir calor de forma mais eficiente do que um trocador de calor de duplo tubo ou de casco e tubo. Este dispositivo é comumente usado no processamento de alimentos, sistemas HVAC e geração de energia. Não é recomendado para aplicações que envolvem fluidos de alta pressão e alta resistência.

• Trocadores de calor em espiral:

  Um trocador de calor em espiral consiste em dois canais em espiral, um para cada fluido. Os dois fluidos giram em torno de um eixo comum. Como os fluidos giram em torno do mesmo eixo, há maior contato de área de superfície, o que permite que eles troquem calor efetivamente. Um trocador de calor em espiral pode, portanto, ser usado para resfriar e aquecer fluidos. É comumente usado em indústrias químicas, refinarias de petróleo e estações de tratamento de água e esgoto.

Especificações e Manutenção

As especificações dos condensadores tubulares industriais variam de acordo com a aplicação. Esta tabela descreve as especificações padrão com exemplos de aplicações.

• Área de transferência de calor

  Esta é a área de superfície dentro de um trocador de calor tubular onde ocorre a transferência de calor entre os dois fluidos. A área de transferência de calor determina a quantidade de calor que pode ser transferida entre os dois fluidos. Por exemplo, pequenos trocadores de calor tubulares podem ter uma área de transferência de calor de 6 m2, enquanto unidades grandes usadas para refinar óleo podem ter áreas tão grandes quanto 2650 m2.

• Número de tubos

  Os trocadores de calor tubulares são feitos de estruturas tubulares. O diâmetro e o comprimento do tubo, bem como o número de tubos, determinam o volume de fluido que pode fluir através do trocador de calor. Os trocadores de calor podem ter apenas 20 tubos ou até vários milhares de tubos.

• Diâmetro do tubo

  Os trocadores de calor tubulares possuem tubos de pequeno diâmetro e alternativas maiores. O diâmetro do tubo afeta a velocidade do fluido e a perda de carga.

  O diâmetro varia entre 5mm e 25mm.

• Comprimento do tubo

  O comprimento do tubo de um trocador de calor é a distância da fonte de calor de entrada para a de saída de calor. O comprimento do tubo afeta os tempos de residência e, mais importante, a eficiência da transferência de calor.

  Em geral, os trocadores de calor tubulares possuem tubos curtos (cerca de 2 metros) e tubos longos (mais de 12 metros).

Manutenção

Os trocadores de calor tubulares pequenos raramente exigem manutenção. No entanto, com o tempo, os trocadores podem desenvolver blocos de tubos, vazamentos ou incrustações. Como tal, é uma boa ideia examinar o dispositivo regularmente (pelo menos uma vez por ano) e realizar as práticas de manutenção recomendadas para garantir a longevidade e o desempenho ideal.

Normalmente, as práticas de manutenção podem ser classificadas em práticas reativas e práticas preventivas. O primeiro visa corrigir falhas e o último, evitar que falhas ocorram em primeiro lugar.

Assegurar que as condições de trabalho do trocador de calor são ideais é uma forma de garantir que as falhas não ocorram. A manutenção preventiva pode incluir limpeza regular e o uso de revestimento antifouling. A limpeza regular, como o nome sugere, envolve a remoção de quaisquer depósitos que se formam nos tubos. Mais frequentemente do que não, os depósitos são o resultado de fluido correndo através dos tubos.

A limpeza pode ser mecânica ou química. A primeira envolve o uso de raspadores para remover depósitos sólidos. A limpeza química envolve o uso de produtos químicos para dissolver a incrustação. Também é necessário manter as condições operacionais dentro das diretrizes recomendadas pelo fabricante.

Quando necessário devido à condição do trocador de calor, é necessário realizar práticas corretivas. As práticas reativas incluem reparo de vazamentos, plugagem de tubos e teste de vazamentos. O reparo de vazamentos refere-se à aplicação de selante a quaisquer vazamentos observados nos tubos do trocador de calor. A plugagem de tubos refere-se ao bloqueio de quaisquer tubos defeituosos ou com vazamentos, enquanto o teste de vazamentos refere-se ao uso de medidores de pressão para determinar se há ou não vazamentos nos tubos do trocador.

Cenários de uso para trocadores de calor tubulares industriais

A função dos trocadores de calor tubulares industriais é transferir calor de um fluido para outro. Eles fazem isso sem deixar que os dois fluidos se misturem. Os trocadores de calor tubulares são essenciais em muitas indústrias porque ajudam a aquecer e resfriar fluidos e líquidos. As indústrias onde os trocadores de calor tubulares são usados constantemente são alimentos e bebidas, petróleo e gás, navios e estações de tratamento de água, produtos químicos, energia, HVAC e refrigeração.

• Processamento de Alimentos: Na indústria de alimentos e bebidas, os refrigeradores e pasteurizadores tubulares são comumente usados para resfriar rapidamente líquidos quentes a uma temperatura específica. Isso ajuda a preservar a qualidade dos alimentos e a evitar o crescimento de bactérias nocivas. Um exemplo é o tratamento de produtos lácteos como suco e leite.
• Fabricação de produtos químicos: As reações químicas são frequentemente influenciadas pela temperatura. Os trocadores de calor são úteis no aquecimento e resfriamento de reações químicas. Além disso, eles são usados para gerenciar e controlar a temperatura de vários produtos químicos, como ácidos e solventes na indústria química.
• Petróleo e Gás: Os trocadores de calor tubulares são usados na indústria petroquímica para refinar petróleo bruto em vários produtos derivados do petróleo, como tubos, óleos e produtos químicos. Eles também são empregados para resfriar equipamentos e condensar gases de exaustão em refinarias e plataformas offshore.
• Geração de energia: Os trocadores de calor transferem calor do vapor para a água em usinas de energia. O vapor vem de uma turbina, que foi movida pelo calor da água fervente. Além disso, os trocadores de calor resfriam condensadores e caldeiras.
• Agricultura: Os trocadores de calor pasteurizam o leite na indústria agrícola antes que ele seja enviado para as instalações de processamento. A pasteurização aumenta a vida útil do leite e garante que ele seja seguro para o consumo humano.
• Sistemas HVAC: Os trocadores de calor reciclam energia em sistemas de ar condicionado para economizar energia. Eles também são usados em aquecedores de água para transferir calor do queimador para a água.

Além dos exemplos acima, os trocadores de calor tubulares industriais também são usados na indústria têxtil para tingir tecidos e na indústria metalúrgica para gerenciar processos de fundição e refino. Na indústria farmacêutica, os trocadores de calor tubulares são usados para controlar as temperaturas durante a produção de medicamentos e na indústria mineira, eles são usados para resfriar equipamentos e também controlar a temperatura durante o processamento de minério.

Como escolher trocadores de calor tubulares industriais

Alguns fatores críticos a serem considerados ao escolher um trocador de calor tubular para aplicações são os seguintes:

• Requisitos de transferência de calor

  A primeira etapa na seleção do trocador de calor tubular certo é analisar os requisitos de transferência de calor. Isso inclui determinar a quantidade de calor que deve ser transferida, a temperatura dos fluidos de entrada e saída e a perda de carga que é aceitável no sistema. Uma vez que esses parâmetros são estabelecidos, vários tipos de trocadores de calor tubulares podem ser considerados.

• Propriedades do fluido

  As propriedades do fluido também desempenham um papel importante na seleção de um trocador de calor tubular. Os fluidos envolvidos no processo de transferência de calor devem ser considerados, incluindo sua temperatura, pressão, vazão e composição química. Alguns materiais, como o ácido sulfúrico, podem ser corrosivos e requerem materiais especiais para evitar danos. Depois que as características do fluido são estabelecidas, o trocador de calor pode ser dimensionado e selecionado para lidar com o fluxo esperado.

• Projeto e layout

  Em seguida, o projeto e o arranjo do trocador de calor tubular devem ser considerados. Vários projetos estão disponíveis, cada um com recursos e benefícios exclusivos, como compacidade, tamanho e facilidade de limpeza. A escolha do projeto dependerá dos requisitos específicos da aplicação. Por exemplo, um trocador de calor de casco e tubo permite fácil manutenção, enquanto um trocador de calor de placas possui um design leve e compacto.

• Custo e orçamento

  Por fim, o custo e o orçamento para o trocador de calor tubular devem ser considerados. Esses dispositivos podem ser muito caros, por isso é essencial determinar o valor que pode ser gasto antes de analisar várias opções. Vários fornecedores e fabricantes oferecem uma ampla gama de produtos a preços diferentes para atender a todos os orçamentos. Seguindo essas etapas, é possível escolher o trocador de calor tubular certo que atenda às necessidades de transferência de calor e outros requisitos, como projeto, layout e orçamento.

Perguntas frequentes sobre trocadores de calor tubulares industriais

P1: Quais são as tendências em trocadores de calor industriais?

A1: Espera-se que o mercado de trocadores de calor industriais continue crescendo nos próximos anos devido à crescente demanda nas indústrias de petróleo e gás, geração de energia e química globalmente. Projetos mais compactos e eficientes estão se tornando padrão, e tecnologias adaptáveis para controlar cargas variáveis são essenciais para maximizar o desempenho e a eficiência energética da unidade. Além disso, o foco crescente na sustentabilidade ambiental e a necessidade de reduzir as emissões de carbono estão impulsionando a demanda por sistemas de recuperação de energia e tecnologias de trocadores de calor.

P2: Para que servem os trocadores de calor tubulares?

A2: Os trocadores de calor tubulares são comumente usados em uma variedade de indústrias e aplicações, como petróleo e gás, química e petroquímica, geração de energia, HVAC, alimentos e bebidas, polpa e papel, tratamento de água e esgoto, marinha, nuclear e sistemas de manifold.

P3: Quais são os benefícios dos trocadores de calor tubulares?

A3: Os trocadores de calor tubulares possuem excelente eficiência de transferência de calor e design compacto. Eles também são fáceis de limpar e manter, adequados para aplicações de alta pressão e atendem a vários padrões internacionais.