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Trocadores de calor são equipamentos industriais cruciais que permitem a transferência de calor de um meio para outro. Existem em várias formas e tamanhos.
Trocador de calor de casco e tubo
Os trocadores de casco e tubo consistem em feixes de tubos dentro de um casco. Eles têm dois conjuntos de fluidos passando pelos tubos e pelo casco, respectivamente. São adequados para transferir calor entre meios líquidos. Os fluidos podem ser quentes ou frios, e o calor será trocado entre os dois.
Trocador de calor de tubo duplo
Os trocadores de calor de tubo duplo, como o nome sugere, têm dois tubos, um no exterior e outro no interior. O fluido quente flui através de um tubo, enquanto o fluido frio flui através do outro. O calor é trocado quando os dois fluidos se encontram dentro da estrutura.
Trocador de calor espiral
Os trocadores de calor espirais têm dois canais espirais enrolados um em torno do outro. Um fluido irá fluir no canal externo enquanto o outro irá fluir no canal interno. As espirais proporcionam uma grande área de transferência de calor dentro de um espaço compacto, tornando-os adequados para líquidos e gases.
Trocador de calor de placas
Os trocadores de calor de placas têm várias placas finas empilhadas umas sobre as outras. São um dos trocadores de calor mais compactos e eficientes disponíveis. As placas criam vários canais onde os dois fluidos fluem simultaneamente e o calor é trocado. Os fluidos podem ser líquidos ou gases.
Trocador de calor arrefecido a ar
Os trocadores de calor arrefecidos a ar transferem calor de um fluido quente para o ar circundante. Eles têm feixes de tubos com aletas e ventiladores ou sopradores. O fluido quente flui pelos tubos, enquanto o ar sopra ou suga pelas aletas. O calor é então liberado para o ar, que o transporta.
Trocador de calor de filme descendente
Os trocadores de calor de filme descendente têm um filme fino de fluido fluindo pelas tubulações verticais. São adequados para tarefas de evaporação e refrigeração em grande escala.
Trocador de calor de fonte geotérmica
Os trocadores de calor de fonte geotérmica transferem calor entre o solo e um edifício. São geralmente laços enterrados no solo. São principalmente usados em bombas de calor geotérmicas.
Trocador de calor de tubos com aletas:
Manter um cronograma adequado de manutenção de trocadores de calor industriais é de suma importância para a eficiência do desempenho, segurança e longevidade. Se estiver a utilizar um trocador com aletas, devem ser realizadas inspeções visuais regulares. Procure problemas comuns como corrosão, amassados, desalinhamento, peças soltas e danos nas aletas.
Limpe o trocador de calor de acordo com o cronograma. Os sistemas automatizados podem precisar ser limpos a cada 4-6 meses, enquanto aqueles sujeitos a uso moderado, cerca de uma vez por ano. Os sistemas de água refrigerada, em geral, são limpos a cada 3-5 anos. Isso previne a incrustação que reduz a transferência de calor. Se estiver a utilizar uma solução de limpeza química, contrate um técnico qualificado para isso.
Certifique-se de que todos os tubos estão devidamente ventilados quando a máquina não estiver em uso para evitar o acúmulo de humidade que pode causar corrosão. Isto é importante nos refrigeradores de tubos com aletas. Além disso, evite obstruções nos tubos que restrinjam o fluxo de ar.
Trocador de calor de filme descendente:
As unidades de filme descendente também devem ser verificadas mensalmente para verificar se há obstruções nos tubos e sinais de crescimento de bolor. A limpeza profunda deve ser feita pelo menos uma vez a cada 6 meses. Utilize a mesma solução química que para os trocadores com aletas. Evite utilizar quaisquer produtos de limpeza abrasivos que possam causar danos aos tubos.
Mesmo com cuidados preventivos, os trocadores de calor de filme descendente costumam desenvolver fugas com o tempo. Repara quaisquer fugas imediatamente para evitar falhas mais dispendiosas no futuro. Depois de limpar os tubos, utilize uma lanterna para examinar toda a unidade de perto. Se forem detetadas fugas, repare-as imediatamente com um kit de reparo de tubos.
Certifique-se de que o equipamento está devidamente ligado à terra para evitar perigos elétricos e isole todas as peças metálicas. Utilize um técnico qualificado que cumpra as normas da indústria para qualquer trabalho de ligação à terra ou isolamento.
TROCADORES DE CALOR DE CASCO & TUBO:
OS CASCOS DE AÇO CARBONO exigem lavagem com água doce a cada 6 MESES. Além disso, faça uma limpeza química completa a cada 3-5 anos. Isso aumenta sua longevidade. Utilize água tratada ou desmineralizada para evitar incrustação. Para feixes de tubos de Teflon, faça uma limpeza completa a cada 2 anos.
OS CASCOS DE AÇO INOXIDÁVEL, por outro lado, precisam ser lavados a cada 12 MESES. Eles são mais duráveis, mas ainda são suscetíveis à incrustação. Faça a limpeza usando um detergente suave como sabão neutro de pH. Faça uma limpeza do feixe de tubos de Teflon a cada 2 anos também.
Trocador de calor de tubo duplo:
Dependendo da aplicação, os trocadores de tubo duplo podem exigir limpeza a cada 6 meses a 2 anos. A lavagem com água deve ser feita a cada 12 meses. Estes são os trocadores de calor mais simples e econômicos, comumente utilizados na indústria de petróleo e gás e refrigeração. Certifique-se de que as válvulas são acionadas pelo menos uma vez por mês para evitar que grudem. Além disso, verifique se há vazamentos na embalagem da válvula e nas vedações da bomba.
Os trocadores de calor são componentes críticos para muitas indústrias que exigem processos que envolvem transferência de calor. Eles são usados para recuperar o calor residual a fim de melhorar a eficiência energética de uma planta, resfriar produtos ou aquecer a matéria-prima para auxiliar em determinadas reações químicas.
As seguintes indústrias utilizam trocadores de calor em várias formas de acordo com a natureza de seus processos específicos do setor.
Alimentos e bebidas
Os trocadores de calor são usados para pasteurizar produtos de bebidas como suco, leite e outras bebidas. Eles também são usados para resfriar produtos lácteos, derreter manteiga e queijo e aquecer água para cozinhar e água para limpeza.
Química
Químicos como petroquímicos, fertilizantes, pesticidas e farmacêuticos fazem uso extensivo de trocadores de calor em sua produção. Eles também são usados para aplicações de resfriamento e condensação de óleo/gás.
Geração de energia
Os trocadores de calor desempenham um papel importante nas usinas de energia, transferindo calor da combustão de combustíveis fósseis, energia nuclear, energia solar e energia geotérmica para gerar vapor que, em seguida, aciona turbinas conectadas a geradores para produzir eletricidade.
Química
As refinarias usam trocadores de calor durante o processo de destilação de petróleo bruto e também para o processo de craqueamento catalítico. Além de refinarias de petróleo e gás, os trocadores de calor também são encontrados em plantas de processamento de plástico e borracha.
Aeroespacial e automotivo
Veículos, sejam terrestres ou aéreos, exigem condensadores para resfriar os sistemas de controle de clima, radiadores para dissipar o calor dos motores mecânicos, turbocompressores para transferir calor do combustível queimado e refrigeradores de óleo para manter a viscosidade do lubrificante. Todos esses componentes são possíveis com trocadores de calor.
HVAC
Os trocadores de calor ajudam a melhorar a eficiência do sistema e a recuperação de energia em sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado.
Marinha
Os sistemas marítimos transferem calor entre os produtos da combustão e o refrigerante do sistema para extrair o máximo de energia possível.
A escolha do trocador de calor industrial certo exige uma consideração cuidadosa, pois pode impactar a eficiência energética geral, os custos de produção, a qualidade do produto e a longevidade do equipamento. Comece determinando o dever de transferência de calor, que é a quantidade de calor a ser transferida por unidade de tempo. Em seguida, identifique a fonte e o destino do calor, classificando-os como gases ou líquidos, e determine se eles podem ser compactados para economizar espaço. Considere a temperatura dos fluidos. Algumas indústrias lidam com calor ou frio extremos. Por exemplo, os trocadores de calor industriais para indústrias químicas podem atingir até 1.200 graus Celsius. A pressão de trabalho é outro fator determinante; algumas indústrias envolvem fluidos de alta pressão passando pelo trocador de calor, como indústrias petroquímicas ou de geração de energia. A diferença de temperatura necessária em todo o trocador de calor é a próxima etapa. Para algumas aplicações, uma pequena diferença de temperatura pode ser suficiente, mas para outras, uma grande diferença de temperatura é necessária. Avalie se há necessidade de recuperação de calor simultânea em outros sistemas conectados. Os padrões da autoridade supervisora também podem precisar ser avaliados. Algumas indústrias têm padrões rigorosos que a maquinaria industrial de trocadores de calor deve atender, especialmente se a unidade for de construção soldada e não puder ser facilmente aberta para inspeção. O método de instalação será importante ao decidir entre um trocador de calor industrial de casco e tubo ou uma máquina de trocador de calor de placas, pois os trocadores de calor de tubo são geralmente mais adequados para instalações horizontais, enquanto os trocadores de calor de placas são verticais.
Depois que a aplicação industrial do trocador de calor for conhecida, concentre-se no tipo de material que compõe a máquina que a fará durar. Em ambientes corrosivos, o aço inoxidável com alto teor de níquel e cromo é comumente usado. Ligas exóticas ou titânio podem ser necessárias em aplicações de dessalinização marítima devido à alta corrosividade da água do mar. Na extração de petróleo offshore, aço carbono com ligas anticorrosivas especiais é usado para suportar as altas pressões dos fluidos sendo trocados e as condições climáticas extremas da extração de petróleo em alto mar.
Por fim, mas não menos importante, o orçamento e a capacidade do usuário final devem ser considerados. O usuário é um comprador de unidades industriais de pequena escala ou alguém que lida com produção em grande escala? Há necessidade de gastar mais com eficiência premium, trocadores de calor industriais de alta qualidade que economizam muita energia e fazem sentido econômico? Pressão, temperatura, tipo de líquido ou gás, vazão e capacidade do orçamento são todos aspectos da parte de compra do cliente do usuário final que serão essenciais para estudar antes de fazer o pedido.
P1 Quais são os fluidos de trabalho em um trocador de calor?
Os fluidos primário e secundário. O fluido primário é aquele que gera o calor. Normalmente será um gás quente, embora possa ser vapor ou alguma outra substância. O fluido secundário absorve o calor e é conhecido como fluido de trabalho. Pode ser outro líquido ou gás, ou pode até ser um sólido, como óxido ferroso, que pode absorver altos níveis de calor.
P2 Existem requisitos especiais para trocadores de calor industriais?
Além da necessidade de materiais de construção robustos para suportar temperaturas extremas por longos períodos, os trocadores de calor industriais podem precisar ser à prova de explosão ou projetados para condições sísmicas ou anticiclônicas. Eles também podem exigir conformidade específica com materiais de qualidade alimentar para que o equipamento possa ser usado na indústria de alimentos e bebidas.
P3 Como a transferência de calor é aprimorada em um trocador de calor industrial?
O projeto de trocadores de calor industriais aprimora a transferência de calor usando configurações de fluxo que promovem turbulência e usando superfícies estendidas, como aletas, que aumentam a área de contato entre os fluidos quente e frio. Os trocadores de calor em contracorrente também são comumente usados porque são mais eficazes do que os trocadores de calor em fluxo paralelo.
P4 Quais são as conexões de trocadores de calor industriais?
As conexões que permitem que os fluidos entrem e saiam do trocador de calor são conexões de trocadores de calor industriais. Os tipos comuns incluem conexões flangeadas onde um tubo é parafusado a uma placa que é parafusada ao trocador de calor. Um trocador de calor de placas também pode usar uma conexão de acoplamento que usa uma luva para acoplar duas partes tubuladas ao trocador de calor. As conexões soldadas usam soldas para unir as duas partes com segurança, enquanto as conexões presas usam uma presilha para manter as duas partes juntas.)
