Trocador de calor regenerativo

Tipos de trocadores de calor regenerativos

Um trocador de calor regenerativo é um tipo de trocador de calor que recicla o calor residual em instalações industriais para pré-aquecer materiais de entrada, como ar, gases de combustão ou água. Os trocadores de calor regenerativos podem ser divididos em cinco categorias com base em seus recursos de projeto e operação.

• Trocadores de calor regenerativos dinâmicos

  Os trocadores de calor regenerativos dinâmicos são equipados com elementos móveis de armazenamento de calor, como discos rotativos ou favos de mel. Esses elementos armazenam e liberam calor intermitentemente enquanto giram ou mudam de posição dentro das correntes quente e fria. Os trocadores de calor regenerativos dinâmicos são adequados para aplicações que envolvem alta velocidade do fluido e grandes áreas de transferência de calor.

• Trocadores de calor não regenerativos

  Os trocadores de calor não regenerativos também são conhecidos como trocadores de calor contínuos. Eles usam superfícies fixas de condução de calor para transferir calor entre dois fluidos sem qualquer mudança de fase. Os fluidos fluem concorrentemente ou em contracorrente através de passagens separadas. Os trocadores de calor não regenerativos são mais compactos e simples, mas menos eficientes que os trocadores de calor regenerativos.

• Trocadores de calor regenerativos estáticos

  Os trocadores de calor regenerativos estáticos usam meio de armazenamento de calor estacionário, como blocos cerâmicos ou metálicos. O fluido quente transfere calor para o meio, que é então removido pelo fluido frio. Os trocadores de calor regenerativos estáticos têm uma alta taxa de recuperação de calor, mas uma capacidade limitada de transferência de calor.

• Regerador de fluxo Tylor

  O Regerador de fluxo Tylor é um trocador de calor regenerativo avançado que aumenta a eficiência da transferência de calor e oferece alto desempenho em unidades compactas. Ele apresenta uma série de tubos Tylor empilhados juntos que formam um canal de fluxo cruzado. Um lado do canal conduz calor do fluido quente para o fluido frio. O outro lado do canal conduz calor na direção oposta. O projeto do tubo Tylor fornece uma grande área de superfície para transferência de calor e reduz a queda de pressão e a resistência ao fluxo.

Especificações e manutenção de trocadores de calor regenerativos

Estas são as especificações a serem observadas tanto para o regenerador quanto para os componentes do trocador termodinâmico.

• Capacidade e tamanho

  As dimensões e a massa gerais do trocador de calor ou do regenerador afetarão o volume e a capacidade de fluxo do equipamento industrial.

• Meio de transferência

  Incluem óleo, oxigênio, vapor, gás ou refrigerante.

• Mudança de fase/estado

  Se a troca de calor envolve transferência de gás para gás ou de gás para sólido.

• Faixa de temperatura

  A faixa de temperatura de trabalho e a capacidade de suportar calor ou frio extremos

• Coeficiente

  Os coeficientes individuais e gerais de transferência de calor.

• Projeto

  Isso inclui o tipo de trocador de calor, como um rotativo ou um do tipo placa. Observe também o material, como aço liga ou aço inoxidável resistente à corrosão.

• Arranjo de fluxo

  Observe se é concorrente, contracorrente ou fluxo cruzado.

• Estrutura

  Se a unidade é do tipo fixo, móvel, flutuante ou outro componente estrutural especial.

Manutenção do trocador de calor regenerativo

Os trocadores de calor regenerativos são construídos para manutenção mínima. No entanto, alguns procedimentos de manutenção garantirão a longevidade e a eficiência do equipamento.

• Limpeza e desincrustação

  Os trocadores de calor a gás e a calor podem ter acúmulo de carbono ou incrustações de impurezas no gás. Os trocadores regenerativos utilizados com água ou vapor apresentarão problemas de umidade. Os operadores podem corrigir esses problemas passando uma solução de limpeza pelo dispositivo ou injetando um reagente químico para remover a incrustação. O procedimento de limpeza deve estar em conformidade com as instruções do fabricante.

• Inspeção

  Inspeção e manutenção rotineiras do trocador. Os trocadores de calor regenerativos exigem manutenção e inspeção do componente principal, bem como de quaisquer componentes auxiliares, como ventiladores ou bombas. Procure por desgaste, rasgos, corrosão, entupimentos ou vazamentos de gás anormais. Um reparo de componente oportuno evitará grandes avarias no trocador de calor e danos prematuros.

• Substituição

  Se um componente precisar ser substituído, os fabricantes oferecem kits com peças de trocadores de calor regenerativos.

Cenários de trocadores de calor regenerativos

Os trocadores de calor regenerativos são equipamentos versáteis e valiosos, comumente usados em várias indústrias e aplicações. Abaixo estão algumas das principais indústrias que utilizam trocadores de calor regenerativos:

• Usinas de energia:

  Na indústria de energia, os trocadores de calor regenerativos são aplicados em turbinas a gás, usinas de energia de ciclo combinado e sistemas de recuperação de calor residual. Esses trocadores de calor recuperam o calor residual dos gases de combustão ou do escape para melhorar a eficiência energética, diminuindo assim o consumo de combustível e reduzindo a poluição ambiental.

• Indústria petroquímica e química:

  Nas indústrias química e petroquímica, os trocadores de calor regenerativos são usados na otimização de processos, como aquecimento de reações, refluxo de colunas de destilação e recuperação de calor entre processos. Eles melhoram a eficiência energética geral da planta, aproveitando ao máximo o calor residual do processo.

• Fabricação industrial:

  Os trocadores de calor regenerativos encontram aplicações em múltiplas indústrias de manufatura, como metalurgia, cimento, cerâmica e vidro. Por exemplo, na metalurgia, os trocadores de calor são aplicados para pré-aquecer matérias-primas ou ar usando o calor residual de fornos; na indústria do cimento, eles recuperam o calor de fornos de cimento ou clínquer para melhorar a utilização do calor.

• Sistemas HVAC:

  No campo de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC), os trocadores de calor regenerativos são amplamente utilizados em sistemas de ventilação. Eles transferem calor entre o ar de entrada e o ar de saída para melhorar a recuperação e otimização de energia no sistema.

• Indústria do vidro:

  A fabricação de vidro requer uma enorme quantidade de calor para fundir matérias-primas. Os trocadores de calor regenerativos recuperam o calor dos gases residuais produzidos durante o processo de fusão para pré-aquecer o ar de entrada, o que melhora a eficiência do combustível e reduz os custos operacionais.

• Processamento de alimentos e bebidas:

  As indústrias de processamento de alimentos e bebidas também estão usando trocadores de calor regenerativos para aumentar a eficiência energética nas linhas de produção. Por exemplo, os trocadores de calor são utilizados para aquecer matérias-primas ou água de entrada, como em cervejarias, fábricas de laticínios e fábricas de alimentos.

Como escolher trocadores de calor regenerativos

• Análise dos requisitos de aplicação:

  Em primeiro lugar, é importante entender as necessidades específicas de aplicação do trocador. Considere parâmetros como temperatura, pressão e o tipo de fluido a ser utilizado, bem como se são necessários requisitos especiais, como resistência à corrosão. Somente entendendo completamente os requisitos da aplicação é que trocadores regenerativos adequados podem ser escolhidos para atender às necessidades reais.

• Estrutura e princípio de funcionamento:

  Entenda a estrutura e o princípio de funcionamento de diferentes trocadores regenerativos, como trocadores de placas, tubulares ou regenerativos Stirling, etc. Compare suas vantagens e desvantagens. Escolha o tipo apropriado de acordo com o cenário e os requisitos da aplicação.

• Eficiência de transferência de calor:

  A eficiência de transferência de calor é um fator significativo que afeta a utilização de energia. Ao escolher um trocador regenerativo, é necessário comparar sua eficiência de transferência de calor com diferentes tipos e modelos. Opte por uma unidade mais eficiente para maximizar a utilização de energia.

• Tamanho e peso:

  Considerar o espaço de instalação e o peso do trocador regenerativo é particularmente importante em alguns ambientes especiais. Escolha um modelo que seja adequadamente dimensionado e leve para atender aos requisitos de instalação e uso.

• Custo:

  Ao selecionar um trocador de calor regenerativo, é necessário considerar tanto o custo de compra quanto o custo de operação. O custo de operação inclui consumo de energia, manutenção, etc. Escolha um modelo que seja mais econômico e atenda ao orçamento.

• Fabricante e qualidade do produto:

  Escolha um fabricante de renome com um histórico comprovado. Considere também fatores como pós-venda e suporte técnico. Além disso, é crucial garantir que o trocador regenerativo selecionado esteja em conformidade com os padrões e regulamentos da indústria exigidos para garantir a qualidade e segurança do produto.

Perguntas e respostas

P1 Qual é melhor, trocador de calor regenerativo ou recuperativo?

A1 Tanto os tipos regenerativo quanto recuperativo podem recuperar eficazmente o calor residual. O melhor projeto dependerá das demandas do local. Os dois trocadores têm seus prós e contras. Um trocador regenerativo é mais compacto e pode realizar ciclos térmicos. No entanto, ele pode não ter uma baixa queda de pressão. Um trocador recuperativo tem menor resistência ao fluxo de ar ou queda de pressão. Ele pode precisar de um conjunto maior para recuperar a mesma quantidade de calor que uma unidade regenerativa.

P2 Qual é a eficiência de um trocador de calor regenerativo?

A2 O coeficiente geral de transferência de calor para trocadores de calor regenerativos pode variar de 200 a 650 W/m2K.

P3 Qual é o material de armazenamento usado em trocadores de calor regenerativos?

A3 Materiais comuns para as unidades de armazenamento térmico incluem cerâmica, lã de aço e ligas metálicas como níquel-cromo.

P4 Qual é a capacidade de temperatura dos trocadores de calor regenerativos?

A3 Esses trocadores de calor podem operar em temperaturas muito altas. A temperatura máxima pode chegar a 1.600 °C.