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Um trocador de calor é um dispositivo que transfere calor entre dois ou mais fluidos. Os trocadores de calor possuem uma variedade de projetos adequados para diferentes aplicações.
Trocadores de calor de casco e tubo
Os trocadores de calor de casco e tubo consistem em duas correntes de fluido contidas dentro de um casco cilíndrico. Uma corrente de fluido é o fluido interno (geralmente líquido ou gás). A outra corrente de fluido é o fluido externo que envolve o fluido interno. As duas correntes são separadas uma da outra por uma parede sólida, e elas fluem de forma contracorrente. Este arranjo contracorrente normalmente aumenta a eficiência da transferência de calor.
Este tipo de trocador de calor é usado principalmente em processos industriais, geração de energia e fabricação química.
Trocadores de calor de placas
Os trocadores de calor de placas possuem várias placas finas espaçadas. As placas envolvem duas correntes de fluido que fluem em paralelo. Os fluidos são separados pelas placas. As placas finas têm uma área de superfície maior do que a superfície de transferência de calor. Este aumento na área de superfície aumenta a taxa de troca de calor entre os fluidos.
Os trocadores de calor de placas são comumente usados no processamento de alimentos, sistemas HVAC e indústrias petroquímicas.
Trocadores de calor refrigerados a ar
Um trocador de calor refrigerado a ar compreende uma superfície de transferência de calor, uma fonte de fluxo de ar e um conjunto de ventiladores. A superfície de transferência de calor é o local onde o calor é trocado entre os dois fluidos. O fluido externo é tipicamente o ar ambiente, e o fluido interno é tipicamente água ou outro líquido. Uma fonte de fluxo forçado, como um soprador ou ventilador, movimenta o ar externo através ou pela superfície de transferência de calor para iniciar a transferência de calor. O arrefecimento do calor da superfície de transferência de calor resfria ou condensa o fluido interno.
Os trocadores de calor refrigerados a ar são frequentemente usados em usinas de energia, refinarias petroquímicas e sistemas HVAC.
Trocadores de calor de tubo duplo
Um trocador de calor de tubo duplo consiste em dois tubos paralelos. O tubo interno do trocador de calor transporta o fluido que está sendo aquecido ou resfriado, enquanto o tubo externo transporta o fluido de aquecimento ou resfriamento. As duas correntes de fluido fluem na mesma direção (cocorrente) ou em direções opostas (contracorrente). Os trocadores de calor de tubo duplo oferecem variações cocorrentes e contracorrentes.
Os produtos são principalmente usados para irrigação, geração de energia e processos industriais. Os trocadores de calor de tubo duplo contracorrente geralmente têm melhor desempenho do que os trocadores de calor de tubo duplo cocorrentes. Os trocadores de calor de tubo duplo contracorrente são mais eficientes.
Tamanho e área de superfície:
As dimensões gerais do trocador de calor e a área de superfície efetiva de transferência de calor podem influenciar sua capacidade de lidar com volumes ou de se ajustar a certos espaços.
Material:
Os materiais típicos incluem aço inoxidável, bronze, alumínio e aço carbono. Ligas personalizadas podem ser usadas para aplicações especializadas onde a resistência a corrosivos específicos ou condições ambientais é crítica.
Classificações de temperatura e pressão:
Os aparelhos têm temperaturas e pressões máximas de operação; excedê-las pode resultar em falha ou riscos de segurança.
Tipos de conexão:
Os itens geralmente incorporam tipos específicos de conexões ou portas que permitem que outros componentes sejam unidos, como flanges, extremidades rosqueadas ou soldas. A escolha do conector pode influenciar a conveniência de montagem ou a integridade do sistema.
Eficiência e capacidade:
Os trocadores de calor são projetados para maximizar a recuperação de energia, e fatores como o arranjo de fluxo, promotores de turbulência e geometria da superfície podem afetar seus coeficientes de transferência de calor e efetividade.
Conformidade com os padrões:
A integridade estrutural, a higiene e outros aspectos são de suma importância quando obrigações legais exigem a adesão a normas definidas. A conformidade com esses padrões é frequentemente verificada por meio de certificação de terceiros.
A manutenção regular do equipamento de trocador de calor otimiza seu desempenho, prolonga a vida útil e previne quebradas dispendiosas ou reparos de emergência. Os usuários podem adotar uma abordagem proativa em relação à gestão de instalações implementando inspeções de rotina, limpeza, manutenção e retificação sistemática de falhas.
Alguns dos procedimentos gerais de manutenção que um trocador pode incluir:
Semanal:
Verifique os fluidos dos trocadores de calor e substitua as juntas sem danos visíveis. Revise os fundamentos funcionais do aparelho e inspecione o painel de controle do sistema para monitorar os parâmetros de perto. Verifique se há vazamentos em toda a tubulação e conexões da unidade. Certifique-se de que não há tubos ou caminhos bloqueados. Limpe as superfícies externas do trocador com o método apropriado. Verifique os diferenciais de temperatura e pressão, registrando todos os dados. Explore os circuitos hidráulicos em busca de possíveis ruídos incomuns, entre outros.
Mensal:
Além das tarefas semanais acima, inspecione também os fundamentos elétricos funcionais do equipamento. Além disso, realize uma análise aprofundada dos parâmetros de configuração para determinar se eles devem ser alterados com base nas necessidades variáveis de troca, dependendo da indústria de processo. Além disso, inspecione o consumo de energia do sistema. Se o consumo do sistema registrado for maior que o usual, examine as causas, entre outras.
A cada 6 meses:
Além das tarefas mensais acima, inspecione o refrigerante e os fluidos do circuito usados nas trocas de calor de acordo com as instruções do fabricante. Limpe o fornecimento de energia elétrica para os trocadores de calor e verifique o estado dos cabos elétricos para garantir a ausência de corrosão. Além disso, revise a preparação do fluido e as condições da bomba para manter sua capacidade de realizar a tarefa de troca adequada. Além disso, inspecione os controles de temperatura do trocador de calor e realize a calibração quando necessário, entre outros.
Indústria de usinas de energia:
Os trocadores de calor são amplamente utilizados em usinas termoelétricas. Eles desempenham o papel de transferir energia térmica entre diferentes meios de trabalho. Por exemplo, na caldeira, os trocadores de calor podem transferir o calor do gás de combustão para a água de alimentação para aumentar a temperatura da água, o que aumenta a eficiência térmica das usinas de energia.
Indústria de processamento de alimentos:
Os trocadores de calor são amplamente utilizados na indústria de processamento de alimentos, como pasteurização, refrigeração e secagem. Por exemplo, no processo de pasteurização, o trocador de calor pode transferir calor para o alimento para realizar a esterilização e garantir a segurança dos alimentos.
Indústria petroquímica:
Os trocadores de calor também são equipamentos importantes na indústria petroquímica. Eles são usados em refino, separação, reação e outros processos. Por exemplo, no processo de refino, os trocadores de calor podem ser usados para recuperar o calor residual para reduzir o consumo de energia de toda a planta.
Indústria aeroespacial:
Os trocadores de calor desempenham um papel importante na tecnologia aeroespacial. Por exemplo, em motores de foguetes, os trocadores de calor podem resfriar o motor para garantir sua estabilidade e confiabilidade.
Ar condicionado:
Os trocadores de calor também são componentes-chave no ar condicionado. Por exemplo, em sistemas centrais de ar condicionado, os trocadores de calor podem realizar a recuperação de calor para melhorar a utilização de energia.
Ao escolher um trocador de calor, é preciso considerar a taxa de transferência de calor dos dispositivos em questão. De acordo com pesquisas de compradores industriais, mais da metade não tem probabilidade de fazer uma compra se o catálogo do produto não incluir a taxa de transferência.
Os diferenciais de temperatura e pressão também são cruciais. Os industriais precisam saber quais são as entradas e saídas enquanto procuram dispositivos que atendam aos requisitos de temperatura e pressão necessários para atingir a eficiência desejada das linhas de produção.
Os trocadores personalizados aumentam os custos, mas as empresas estão dispostas a pagar preços premium por dispositivos projetados especificamente para atender às necessidades de uma linha de produção. Cerca de 85% dos compradores industriais consideram unidades personalizadas quando os dispositivos de trocador de calor não vão criar a melhor transferência de energia entre os meios de trabalho.
A qualidade é um fator principal na determinação dos preços, e os compradores industriais gastarão mais se o material de construção for menos propenso à corrosão, reduzindo assim os custos de manutenção. Dispositivos fáceis de manter também são preferidos porque os industriais sabem que o pessoal de manutenção será bem treinado e familiarizado com os modelos de trocador em uso. Produtos com manuais do produto abrangentes e redes globais de pessoal de suporte serão priorizados.
A reputação da marca desempenha um fator no processo de tomada de decisão que os industriais usam para selecionar trocadores de calor. Uma grande maioria dos relatórios de compradores indica que a marca desempenha um papel significativo na escolha de produtos. Os compradores estão dispostos a pagar mais por dispositivos fabricados por marcas confiáveis com excelente suporte pós-venda.
Elementos essenciais, como a área de superfície necessária para atingir a transferência de calor ideal, não devem ser negligenciados. Quanto maior a área de superfície, maior será a transferência de calor. Se a determinação das áreas de superfície criar desafios, pode fazer sentido entrar em contato com empresas que oferecem os serviços de modelagem sem custo adicional.
O preço desempenhará um papel, mas mais ainda quando todos os outros aspectos importantes necessários para selecionar dispositivos de trocador de calor forem esgotados. Saber o estoque de unidades em demanda ajudará os compradores a negociar melhores preços. As unidades em demanda têm maior probabilidade de se esgotar, portanto o preço será um ponto de negociação prioritário nos arranjos de pré-encomenda.
P1. Os trocadores de calor usados funcionam bem?
R1. Os trocadores de calor usados ainda podem funcionar bem. Se o trocador de calor estiver bem conservado, seus componentes estiverem intactos e não houver depreciação significativa, ele ainda pode funcionar de forma eficaz.
P2. O que determina o preço de um trocador de calor?
R2. O material, o design, o tamanho, a marca e a condição do trocador de calor determinarão seus preços. Os modelos novos e populares terão preços mais altos do que os modelos usados e obsoletos.
P3. Os trocadores de calor mais baratos afetam o desempenho do sistema?
R3. Sim, optar por trocadores de calor de baixa qualidade pode levar à ineficiência do sistema, quebra frequente e consequentes custos de manutenção elevados. É preferível priorizar a qualidade em relação ao preço.
P4. É possível negociar o preço do trocador de calor?
R4. É possível negociar o preço se você comprar em grande quantidade. Os fornecedores provavelmente oferecerão descontos para pedidos grandes.
