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Um trocador de calor é um equipamento usado para transferir calor entre dois ou mais fluidos. Normalmente, um dos fluidos é um gás, e o outro é um líquido. Um trocador de calor de casco e tubo à venda é um tipo de trocador de calor composto por um casco cilíndrico que envolve um feixe de tubos. O casco varia em tamanho e geometria, e o trocador de calor pode ser feito de uma ou duas partes de casco com um ou dois extremos de feixe de tubos. O fluido quente passa pelo feixe de tubos, enquanto o fluido frio se move pelo casco. Um trocador de calor de casco e tubo à venda funciona nas seguintes condições: ambos os fluidos são um gás e um líquido, cada um fluindo em compartimentos separados, ou um dos fluidos é um gás ou líquido e um sólido como um disco ou haste a alta temperatura.
Design e Funcionalidade
Os trocadores de calor de casco e tubo são construídos para funcionar com um líquido e um gás ou dois líquidos de diferentes temperaturas. A sua construção consiste em um ou dois cascos cilíndricos, cada um dos quais engloba um grupo de tubos circulares. Embora os cascos sejam sempre circulares, os feixes de tubos podem conter tubos redondos, quadrados ou retangulares. Separadores conhecidos como defletores na área do casco do trocador de calor garantem que o segundo fluido passa por todos os tubos (que é geralmente o mais frio) e aumenta a transferência de calor. Os defletores também mantêm o feixe de tubos no lugar e evitam a distorção excessiva dos tubos devido à alta pressão do fluido. O feixe de tubos de um trocador de calor de casco e tubo pode conter um ou mais feixes de tubos. Os trocadores de calor de casco e tubo são preferidos quando são necessários coeficientes de transferência de calor mais elevados, enquanto os trocadores de duplo tubo são usados para menor transferência de calor, mas maior pressão do fluido.
Princípio de Funcionamento
A função básica de um trocador de calor de casco e tubo é transferir calor de um fluido para outro sem misturá-los. Os fluidos cuja temperatura deve ser alterada são chamados de fluidos de trabalho. A função termodinâmica de um trocador de calor é aumentar a temperatura de um fluido de trabalho reduzindo a temperatura do fluido com o qual está a ser processado. Ele faz isso superando fatores como área de transferência de calor, diferença de temperatura entre os dois fluidos, coeficientes de transferência de calor e número de vias de transmissão. A área total ou efetiva de transferência de calor do trocador de calor pode ser aumentada adicionando tubos defletores internos. Os coeficientes de transferência de calor podem ser aumentados usando tubos defletores corrugados e o número de vias de transmissão pode ser aumentado usando um trocador de calor de tubo duplo em vez de um trocador de tubo único.
Material
Materiais comuns para trocadores de calor incluem aço carbono, liga de cobre, aço inoxidável, alumínio e outros. Além disso, alguns trocadores de calor de casco e tubo podem usar materiais compostos, como ligas de polímero de alumínio e titânio, que podem aumentar a resistência e a resistência à corrosão.
Estrutura
Um trocador de calor de casco e tubo tem muitos trocadores de calor de tubo reto. Normalmente, existe um casco cilíndrico e um feixe de tubos fixos dentro do casco. O fluido de transferência de calor passa pelos tubos, enquanto o fluido de transferência de calor passa em torno dos tubos.
Método de conexão
Métodos de conexão comuns para trocadores de calor de casco e tubo incluem flanges, soquetes, braçadeiras e outros. As flanges são normalmente fixadas nas duas extremidades do equipamento e conectadas a outros equipamentos de tubulação por braçadeiras de parafusos. Os métodos de conexão por soquete envolvem inserir um soquete na extremidade do equipamento e conectá-lo à tubulação por soldagem.
Faixas de temperatura e pressão
Os trocadores de calor de casco e tubo podem se adaptar a uma ampla faixa de temperatura. Geralmente, a temperatura mais alta pode atingir 450 graus Celsius e a temperatura mais baixa pode atingir menos 200 a menos 100 graus Celsius. A pressão também tem uma ampla faixa. O trocador de calor de casco e tubo pode se adaptar à pressão do vácuo a 5,0 MPa ou superior.
Limpe a superfície regularmente
Use ferramentas macias e detergentes neutros para limpar a superfície externa e as partes internas dos trocadores de calor de casco e tubo regularmente, evitando substâncias corrosivas.
Verifique se há vazamentos e peças soltas
Verifique se há vazamentos e conexões soltas em trocadores de calor de casco e tubo e repare ou reaperte-os prontamente, se necessário, para evitar vazamentos e perda de eficiência de transferência de calor.
Verifique a temperatura e pressão de operação
Mantenha a temperatura e pressão de trabalho dos trocadores de calor de casco e tubo dentro das faixas especificadas para evitar sobrecarga e danos.
Indústria petroquímica:
Na indústria petroquímica, os trocadores de calor de casco e tubo são amplamente utilizados em refinarias e plantas químicas. Eles são tipicamente aplicados em destilação de petróleo bruto, destilação a vácuo, craqueamento catalítico e outros processos para transferência de calor entre vários combustíveis, óleos, produtos químicos e outros meios. Isso regula a temperatura e a velocidade da reação, melhorando assim o rendimento e a qualidade dos produtos de petróleo e químicos.
Processamento de alimentos:
Na indústria de processamento de alimentos, os trocadores de calor de casco e tubo são usados para manusear uma variedade de itens alimentícios, como leite, suco, cerveja, óleo de cozinha, etc. Eles são empregados em pasteurização, esterilização, refrigeração e outros processos para transferência de calor, resfriamento, esterilização, etc. Isso garante a segurança dos alimentos, prolonga a vida útil e preserva o valor nutricional e o sabor.
Geração de energia:
Os trocadores de calor de casco e tubo desempenham um papel crítico em usinas de geração de energia, como energia térmica, energia nuclear e energia hidrelétrica. Eles são usados em processos como condensação, resfriamento e aquecimento para facilitar a transferência de calor. Isso permite a conversão eficiente de energia térmica, geração de vapor e outros procedimentos, contribuindo para a capacidade geral de geração de energia das usinas.
Sistemas HVAC:
Em trocadores de calor de casco e tubo, como condicionadores de ar e chillers, eles são amplamente utilizados em sistemas centrais de ar condicionado e refrigeração. Eles são aplicados para resfriamento, aquecimento e outras funções para atingir a transferência de calor entre ar, água e outros meios. Assim, permite a regulação da temperatura e o controle da umidade, o que melhora o conforto interno.
Indústria automobilística:
A indústria automobilística aplica extensivamente trocadores de calor de casco e tubo em automóveis, incluindo radiadores, aquecedores de óleo, intercoolers e muito mais. Esses dispositivos são principalmente responsáveis pela transferência de calor do sistema de refrigeração do motor, sistema de lubrificação do óleo, sistema de admissão, etc. Eles mantêm a operação normal do motor, reduzem o consumo de energia e melhoram a vida útil do automóvel.
Além de considerar a aplicação e o material, existem alguns fatores mais importantes para trocadores de calor de casco e tubo ao escolher trocadores de calor à venda.
Temperatura:
A temperatura de trabalho do fluido de transferência de calor também é um fator importante a ser considerado ao escolher um trocador de calor. Diferentes tipos de trocadores de calor são adequados para diferentes faixas de temperatura. Por exemplo, trocadores de calor de casco e tubo de alto desempenho podem ser usados em indústrias com altas temperaturas, como geração de energia e refino de petróleo, enquanto trocadores de calor de placas de tecnologia mais simples podem ser adequados para indústrias de alimentos, mas não para locais de alta temperatura.
Pressão:
Além disso, a pressão é outro fator chave na seleção de um trocador de calor. Ambientes de alta pressão geralmente precisam usar trocadores de calor de alta resistência, que são feitos de placas de aço grossas, para garantir sua segurança e confiabilidade. Além disso, alguns trocadores de calor precisam ser fornecidos com dispositivos de alívio de pressão, portas de inspeção, etc., para facilitar a manutenção e o monitoramento regulares.
Ambiente operacional:
O ambiente operacional também desempenha um papel significativo na seleção de trocadores de calor. Por exemplo, trocadores de calor usados em ambientes marinhos exigem resistência à corrosão e desempenho de vedação, etc., para suportar o clima marítimo rigoroso.
Necessidades de eficiência energética:
Para empresas, a eficiência energética é uma consideração importante ao selecionar um trocador de calor. O uso de trocadores de calor que economizam energia não apenas reduzirá o consumo de energia, mas também reduzirá os custos operacionais. Além disso, trocadores de calor que economizam energia podem melhorar o desempenho de todo o sistema.
Condições do local:
Seja o trocador de calor de casco e tubo ou o trocador de calor de placas, o espaço que o trocador de calor de casco e tubo ocupa é um fator importante para os trocadores de calor de casco e tubo. A estrutura compacta dos trocadores de calor de casco e tubo os torna excelentes em ambientes com espaço limitado. No entanto, os de grande volume podem atingir um desempenho de troca de calor mais alto.
Considerações de custo:
O custo também é uma consideração crucial ao selecionar um trocador de calor. Selecionar o tipo certo de trocador de calor de acordo com as restrições de orçamento pode ajudar a controlar os custos. Ao mesmo tempo, é necessário considerar o custo operacional de longo prazo do trocador de calor. Alguns trocadores de calor com desempenho superior podem aumentar os custos iniciais, mas reduzirão os custos operacionais por meio de maior eficiência energética.
Em resumo, equilibrando os fatores acima, um trocador de calor de casco e tubo adequado pode ser escolhido para atender às necessidades específicas para atingir o desempenho ideal da aplicação.
Q1: Quais são as tendências recentes do mercado de trocadores de calor de casco e tubo?
A1: O mercado global de trocadores de calor foi avaliado em $ 18.318,1 milhões em 2021 e prevê-se que atinja $ 25,0 bilhões até 2031, registrando uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 3,4% de 2022 a 2031. O mercado de trocadores de calor de casco e tubo à venda está crescendo porque a demanda de muitas indústrias está aumentando.
Q2: Explique a manutenção de um trocador de calor de casco e tubo?
A2: A manutenção é importante para manter os trocadores de calor de casco e tubo duráveis e funcionando bem. Usar ferramentas de limpeza de tubos para remover depósitos é uma boa maneira de evitar incrustações. Empregar métodos de ensaio não destrutivo com frequência pode ajudar a encontrar problemas antes que eles se tornem sérios.
Q3: Por que os trocadores de calor de casco e tubo são importantes?
A3: Os trocadores de calor de casco e tubo são componentes chave nos processos industriais. Sem eles, as fábricas usariam mais energia e gastariam muito mais dinheiro. Eles desempenham papéis importantes na economia de energia reutilizando o calor dentro das linhas de produção e reduzindo os custos diminuindo a demanda por combustíveis de aquecimento.
Q4: Quais são os benefícios dos trocadores de calor de casco e tubo?
A4: Os trocadores de calor de casco e tubo são amplamente utilizados porque são fortes e têm longa vida útil. Os seus projetos oferecem muitas opções para se adequar a diferentes aplicações. A sua eficácia é grande, especialmente na remoção de calor de fluidos líquidos que são os mais comuns nos processos de fabricação industrial. Eles também são fáceis de manter em comparação com outros tipos de trocadores de calor.
