Permutador térmico tipo shell e tubo

Tipos de trocadores de calor do tipo casco e tubo

Um trocador de calor do tipo casco e tubo é um dispositivo industrial usado para transferir calor entre dois fluidos. Existem vários tipos de trocadores de calor. A tabela a seguir resume os tipos mais comuns de trocadores de calor e seus usos.

• Trocador de calor casco e tubo: É um trocador de calor que consiste em vários tubos. Um fluido se move pelos tubos, e o outro fluido se move ao redor deles dentro de um recipiente maior chamado casco. Os trocadores de calor casco e tubo são comumente usados em usinas de energia, refinarias e fábricas químicas.
• Trocador de calor de tubo duplo: É um trocador de calor simples que consiste em um tubo colocado dentro de outro. O fluido corre pelo tubo interno, e o outro fluido corre pelo espaço anular entre os dois tubos. Os trocadores de calor de tubo duplo são adequados para produções de baixa capacidade.
• Trocador de calor espiral: É um tipo de trocador de calor casco e tubo que possui canais espirais. A troca de calor acontece à medida que os fluidos se movem em direções opostas. O projeto permite uma construção compacta e transferência de calor eficiente.
• Trocador de calor de placas: É um trocador de calor que consiste em várias placas finas. Um fluido corre entre as placas e absorve o calor, enquanto o outro fluido perde o calor. Os trocadores de calor de placas são adequados para aplicações líquido-líquido e gás-líquido.
• Trocador de calor de tubo com aletas: É um trocador de calor equipado com dissipadores de calor (aletas) montados nos tubos. A tecnologia aumenta a área de superfície do tubo, melhorando a transferência de calor e permitindo uma construção compacta.
• Trocador de calor refrigerado a ar: É um trocador de calor que usa ar ambiente para resfriamento. Os trocadores de calor refrigerados a ar são adequados para aplicações onde a água é escassa ou o resfriamento é necessário em instalações ao ar livre.
• Trocador de calor de tubo duplo: utiliza um design simples para conectar dois fluidos colocando um tubo dentro de outro. Normalmente, um fluido é aquecido e o outro é resfriado. É ideal para aplicações de baixo fluxo.
• Trocador de calor de carretel: combina a área de transferência compacta dos trocadores de calor de estilo de placa com a eficiência dos trocadores de calor casco e tubo. É eficiente, economiza energia e custo, previne corrosão e minimiza o uso de material de alta qualidade.

Especificações e manutenção

Esta seção explica algumas dicas práticas de manutenção de trocadores de calor casco e tubo e métodos de limpeza, juntamente com algumas especificações.

• Materiais: Um compressor de trocador de calor casco e tubo é geralmente feito de aço carbono. Outros materiais comuns incluem níquel, ligas de cobre, aço inoxidável e alumínio.
• Diâmetro: O diâmetro varia de pequenas unidades de 0,1 m a tamanhos industriais padrão de 1,5 m ou mais. Alguns trocadores muito grandes podem ter um diâmetro de cerca de 2,5 m. O diâmetro será menor para a parte do casco em comparação com o do feixe de tubos.
• Alguns modelos têm várias fileiras de tubos entre as cascas. Modelos típicos têm até 7 fileiras de tubos, enquanto alguns projetos mais complexos podem ter até 15 fileiras de tubos.
• Comprimento: O comprimento do tubo varia de acordo com a aplicação do trocador de calor. Os comprimentos de tubo mais comuns são 6 m e 12 m.
• Espessura da parede: A espessura do tubo do trocador de calor casco e tubo é menor que a parte do casco, pois os tubos geralmente estão menos sob pressão. Os tubos têm cerca de 0,4 a 0,6 mm de espessura de parede. A espessura da casca varia de 2 mm a cerca de 70 mm, dependendo da pressão do trocador e do que ele usa.

Durante condições normais de trabalho, os trocadores de calor casco e tubo não exigem muita manutenção, além de inspeção e limpeza periódicas. Algumas dicas de manutenção de rotina incluem as seguintes:

• Antes de limpar qualquer trocador de calor, os usuários devem consultar o manual do fabricante e as normas industriais aplicáveis. Analise sempre o tipo de incrustação no trocador antes de determinar o melhor método de limpeza.
• Os resfriadores e condensadores casco e tubo podem ser limpos usando tratamento cáustico em linha. Este método ajuda a reduzir os custos de limpeza e os benefícios do mercado. Também elimina a necessidade de manuseio de produtos químicos na instalação.
• Os usuários devem evitar o uso de soluções de limpeza química perigosas, a menos que seja necessário. O uso de tais produtos químicos pode acabar criando mais riscos para a instalação e os funcionários. Escolha sempre produtos químicos e processos menos perigosos para ajudar a proteger a instalação e o pessoal.
• Se necessário, procure a experiência de fornecedores de serviços de limpeza industrial. Profissionais treinados podem ajudar a tomar medidas mais seguras para os funcionários e as instalações, e produzir melhores resultados.

Cenários de uso de trocadores de calor do tipo casco e tubo

Os trocadores de calor do tipo casco e tubo podem ser usados em diferentes indústrias e aplicações. Alguns deles incluem os seguintes:

• Indústria de petróleo e gás:

  Os trocadores de calor casco e tubo são usados para aquecimento e resfriamento de petróleo bruto, liquefação de gás natural, compressão de gás, inibição de hidratos de gás e captura de carbono. Nas refinarias de petróleo, os trocadores de calor de tubo resfriam, aquecem e condensam diferentes correntes de refino. Eles também são usados na indústria de trocadores de calor de aquecedor a gás para trocadores de calor de aquecedor a gás. Neste caso, eles funcionam para transferir calor do gás de combustão para o fluido que precisa ser aquecido.

• Processamento químico:

  Em plantas químicas, os trocadores de calor de tubo resfriam e aquecem soluções de reação química, gases de alimentação e líquidos viscosos. Eles controlam a temperatura das soluções de reação química para manter as taxas de reação química desejadas.

• Geração de energia:

  Os trocadores de calor casco e tubo são componentes-chave em usinas de energia a vapor, usinas nucleares e usinas de energia de ciclo combinado. Os trocadores de calor são usados em geradores de vapor, condensadores, sistemas de resfriamento e compressores de ar. Em condensadores de vapor, eles resfriam e condensam o vapor gerado pela água fervente na turbina para reutilizar a água no sistema e melhorar a eficiência. Eles também transferem calor entre ciclos de gás e vapor em usinas de energia de ciclo combinado.

• Sistemas HVAC:

  Os trocadores de calor casco e tubo são usados em sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC). No caso de um condensador casco e tubo usado em sistemas HVAC, ele funcionaria como um sistema de resfriamento que condensa o vapor em líquido. Os trocadores de calor em sistemas HVAC fazem o resfriamento e o aquecimento de ar ou água. Eles também são conhecidos por recuperar calor do ar de exaustão, sistemas de refrigeração e caldeiras.

• Indústria de alimentos e bebidas:

  Na indústria alimentícia, os trocadores de calor são usados para processos de pasteurização, esterilização e resfriamento na produção de produtos lácteos, sucos, cerveja, sopas e outros produtos. Eles permitem o controle de temperatura e a transferência segura de calor entre fluxos.

• Tratamento de água:

  Em plantas de dessalinização e estações de tratamento de águas residuais, os trocadores de calor casco e tubo transferem calor entre água do mar ou águas residuais e fontes de vapor ou água quente para processos de evaporação, condensação e digestão.

• Aplicações marítimas:

  Os trocadores de calor casco e tubo são comumente usados em sistemas marítimos de navios, como sistemas de serviço de óleo combustível, sistemas de gerador de água doce, sistemas de óleo lubrificante e sistemas de resfriamento de água do mar. Os trocadores de calor de resfriamento de água do mar são frequentemente usados em sistemas de resfriamento de navios para permitir que a água resfriada seja descarregada de volta para a água do mar.

Como escolher trocadores de calor do tipo casco e tubo

Ao comprar trocadores de calor casco e tubo, é aconselhável considerar alguns fatores para garantir que o produto final atenda às suas necessidades e requisitos. Primeiro, determine os requisitos da aplicação. É crucial definir os requisitos da aplicação e considerar o dever de transferência de calor, os fluidos envolvidos, a pressão, a temperatura e as dimensões e materiais específicos necessários para a aplicação pretendida.

Em segundo lugar, ao comprar trocadores de calor, é importante avaliar a capacidade e o tamanho. Certifique-se de selecionar um trocador de calor que seja capaz de lidar com o dever de transferência de calor necessário e tenha dimensões apropriadas para caber dentro das restrições de espaço disponíveis. Além disso, é importante considerar o projeto e a configuração do trocador de calor.

Selecione trocadores de calor que atendam às normas e regulamentos relevantes da indústria para a aplicação específica. É importante consultar especialistas em engenharia ou fornecedores de trocadores de calor para garantir que o trocador escolhido atenda a todos os requisitos de conformidade necessários. Selecione um fabricante ou fornecedor de trocadores de calor casco e tubo com um histórico comprovado na indústria. Procure empresas com ampla experiência, avaliações positivas de clientes e qualidade de produto confiável.

Verifique se o fornecedor fornece suporte técnico abrangente, incluindo orientação de instalação, documentação do produto e assistência de solução de problemas. Suporte técnico oportuno e eficiente pode ajudar as empresas a evitar interrupções dispendiosas e garantir operações suaves. É aconselhável solicitar orçamentos de vários fornecedores para comparar preços, especificações e serviços oferecidos. Esse processo pode ajudar as empresas a negociar melhores termos e garantir um negócio competitivo.

Por fim, considere a disponibilidade de peças sobressalentes para trocadores de calor casco e tubo. Escolha fornecedores que oferecem peças sobressalentes prontamente disponíveis para garantir manutenção sem complicações e reparos rápidos quando necessário.

P&R

P1: Quais materiais são usados para fabricar trocadores de calor casco e tubo?

R1: As peças do trocador de calor casco e tubo são feitas de diferentes materiais para se adequar ao ambiente de trabalho. O casco pode ser feito de aço carbono, aço inoxidável ou aço de baixa liga. Os materiais do tubo incluem ligas de cobre, ligas de titânio ou ligas resistentes à corrosão, como Incollo.

P2: Como os fabricantes melhoram a eficiência térmica dos trocadores de calor casco e tubo?

R2: O uso de tubos de parede fina pode reduzir a taxa de fluxo de massa do fluido necessária para transferir a mesma quantidade de calor, reduzindo assim os requisitos de potência da bomba. Outro método é o uso de tubos com aletas longitudinais, que aumentam a área de superfície disponível para transferência de calor. Os trocadores de calor com defletores helicoidais também são usados para melhorar a eficiência térmica. Eles reduzem o espaço morto entre os tubos e a casca do trocador de calor, aumentando assim a eficiência da transferência de calor.

P3: Como os trocadores de calor casco e tubo garantem uma transferência de calor ideal, minimizando a queda de pressão?

R3: Uma das vantagens dos trocadores de calor casco e tubo é que a área de transferência de calor pode ser aumentada sem aumentar a queda de pressão. Por exemplo, a direção de fluxo do fluido no trocador de calor pode ser paralela, contrária ou transversal. O arranjo de contrafluxo tem a menor queda de pressão e a maior transferência de calor de todos os padrões de fluxo. O arranjo cuidadoso dos defletores também ajuda a melhorar a transferência de calor, minimizando a queda de pressão.