Trocador do calor do tubo espiral

Tipos de trocadores de calor de tubo espiral

Um trocador de calor de tubo espiral consiste em dois ou três tubos espirais. De acordo com a configuração ou direção de fluxo dos fluidos em um trocador de calor, eles podem ser classificados em fluxo paralelo, contrafluxo e fluxo misto. Geralmente, um trocador de calor espiral é projetado para ser um aparelho de contrafluxo. Em um trocador de calor de contrafluxo, ambos os fluidos se movem em direções opostas. O fluido que está quente ou contém calor se move para cima, enquanto o outro fluido perde ou absorve o calor se move para baixo.

A disposição em contrafluxo é mais compacta do que a disposição em fluxo paralelo. Também oferece um coeficiente de transferência de calor mais alto, o que leva à máxima recuperação de calor, tornando-o mais eficiente. Em alguns trocadores de calor espirais, também existe um terceiro tubo. Essa configuração pode ser chamada de trocador de calor de espiral triplo. O terceiro tubo pode ser usado para resfriar ou aquecer uma estrutura a fim de fornecer ao aparelho isolamento adicional. Isso é especialmente útil para evitar a troca de calor com o ambiente.

A função de um trocador de calor espiral é transferir calor de um fluido para outro sem misturá-los. Os fluidos podem ser gases, líquidos ou suspensões. Fluidos como óleo e água podem fluir no tubo externo, enquanto um gás como nitrogênio pode fluir no tubo interno. Ambos os fluidos podem trocar calor entre si. O uso de trocadores espirais pode reduzir o consumo de energia em mais de 20% reciclando o calor de cozinhas comuns, condensado de ar condicionado ou gases de escape. Uma proporção de recuperação de calor tão alta economiza muito dinheiro e fornece isolamento adicional.

Especificações e manutenção

Estas são algumas especificações comuns para o trocador de calor espiral que são tipicamente importantes para compradores comerciais:

• Pressão e temperatura de projeto:

  Os fornecedores geralmente fornecem os limites máximos de pressão e temperatura de projeto do trocador de calor. Os compradores usam esses limites para escolher o trocador que funcionará bem com os equipamentos de processamento em pressões e temperaturas.

• Material

  Os materiais principais são geralmente especificados em termos de graus para o corpo, tubos e defletores. Os compradores precisam da resistência dos materiais à corrosão, ao calor e a outros fatores ambientais para escolher um trocador que dure.

• Configurações e dimensões:

  Os trocadores de calor espirais têm muitas configurações, como tubo espiral para tubo e tubo espiral para casco. Suas dimensões incluem comprimento, largura e altura.

  A configuração e o tamanho afetam a quantidade de calor que o trocador transfere e se ele se encaixa ou não em outros equipamentos.

• Tipos de conexão:

  Os trocadores de calor espirais têm muitos tipos de métodos de conexão, como flangeados, soldados, rosqueados e outros. Os compradores escolhem um método de conexão que permite uma união segura e simplicidade de instalação de acordo com as condições e requisitos de trabalho.

• Eficiência:

  A eficiência do trocador de calor mostra quanta transferência de calor ocorre entre os fluidos. Afeta as entradas e saídas de fluido em plantas de processamento.

• Conformidade:

  As especificações incluem padrões como ASME e TEMA. Estas se aplicam ao projeto, fabricação e teste de trocadores de calor. Os compradores precisam de equipamentos que cumpram com as normas relevantes para segurança e confiabilidade.

Os trocadores de calor espirais precisam de manutenção regular para continuar funcionando de forma eficaz e serem confiáveis a longo prazo. Alguns métodos típicos de manutenção incluem limpeza, inspeção, reparo e substituição de peças.

• Limpeza: A limpeza das superfícies dos tubos do trocador de calor regularmente removerá a sujeira externa ou a incrustação. As empresas podem utilizar um conjunto de aparelhos de esfregar especializados ou compostos químicos para lavar o trocador de calor, melhorando sua condutividade térmica. Quanto ao trocador de calor do tipo casco, a parte interna também requer limpeza, tornando necessária a limpeza dos dutos de entrada e saída e do sistema circulatório.
• Inspeção: Realize uma inspeção abrangente do trocador de calor de fora regularmente. Verifique se há algo incomum, como danos, afrouxamento, vazamentos ou deformações. O feixe de tubos também deve ser inspecionado para verificar se há obstruções e danos. A solução de problemas adequada deve ser realizada se algum problema for descoberto para evitar que a situação se agrave.
• Reparos: Qualquer problema descoberto durante as inspeções deve ser tratado adequadamente. Repare qualquer vazamento ou dano descoberto e substitua quaisquer componentes que estejam excessivamente desgastados ou danificados. Certifique-se de que as peças reparadas estejam bem ajustadas e confiáveis.
• Substituição de peças: Alguns componentes podem estar sujeitos a atrito excessivo durante as operações regulares, levando ao desgaste ou danos. Substitua quaisquer componentes danificados, como juntas, selos ou flanges. Certifique-se de que os componentes que foram substituídos sejam da mesma qualidade que os originais e estejam instalados corretamente.

Cenários de aplicação de trocadores de calor de tubo espiral

Indústria por indústria, veja como os trocadores de calor de tubo espiral encontram aplicações úteis:

• Óleo e gás

  Refino e plantas petroquímicas usam trocadores de calor espirais para resfriar e aquecer fluidos de processo, petróleo bruto e gás natural. Eles são frequentemente empregados na condensação de vapores e na recuperação de calor de efluentes.

• Geração de energia

  Os trocadores de calor de tubo espiral são partes importantes das usinas de energia, especialmente nas usinas que usam combustíveis fósseis. Eles são comumente aplicados nos sistemas de refrigeração de geradores, nos sistemas de recuperação de calor e nos sistemas de dessulfurização de fumaça.

• Alimentos e bebidas

  Os fabricantes de alimentos e bebidas aplicam trocadores de calor espirais para pasteurizar, resfriar, aquecer e esterilizar líquidos, como sucos, produtos lácteos e líquidos comestíveis. Seu caráter compacto os torna adequados para aplicações de espaço estreito nas indústrias de alimentos.

• HVAC

  Os sistemas de ventilação, aquecimento e ar condicionado empregam trocadores de calor de tubo espiral para a recuperação de calor residual, o resfriamento de refrigerantes e a transferência de calor entre diferentes correntes de ar.

• Celulose e papel

  A indústria de celulose e papel usa frequentemente trocadores de calor espirais para a recuperação de calor em processos como polpação, branqueamento e fabricação de papel. Eles melhoram a eficiência energética na produção de papel.

• Processamento químico

  Os trocadores de calor espirais são amplamente utilizados na indústria química para o processamento de produtos químicos como reação, condensação, destilação, absorção, etc. A transferência de calor, o resfriamento e o aquecimento de fluidos químicos são suas missões.

• Fármacos

  Na produção farmacêutica, os trocadores de calor espirais são usados para resfriar e aquecer medicamentos líquidos, realizar a esterilização e participar da transferência de calor em processos de reação. Seu projeto sanitário garante a conformidade com os padrões da indústria.

• Marinha

  Os trocadores de calor espirais têm um papel a desempenhar nas indústrias marítimas. Eles são usados em sistemas de refrigeração de navios, tratamento de água de lastro, lavadores marítimos e outras aplicações para resfriar, aquecer e recuperar energia. Seu caráter compacto ocupa espaço racionalmente.

Como escolher um trocador de calor de tubo espiral

A seleção de um trocador de calor espiral exige uma consideração cuidadosa de vários fatores relevantes para garantir que eles atendam aos requisitos específicos da aplicação com eficiência e eficácia otimizadas.

• Características do fluido

Ao selecionar um trocador de calor de tubo espiral, as propriedades do fluido devem ser analisadas. Notavelmente, a temperatura do fluido é importante, pois o objetivo principal dos trocadores de calor é transferir calor de um fluido para outro. Assim, os compradores devem garantir que o projeto possa lidar com as temperaturas específicas do fluido na aplicação para evitar problemas de desempenho ou danos. Além disso, a composição do fluido também deve ser considerada. Não importa se é água, óleo, vapor, refrigerante ou qualquer outra substância; se o fluido tiver caráter corrosivo, ele pode danificar potencialmente os materiais usados no trocador de calor.

• Requisitos de aplicação

A natureza e os requisitos da aplicação específica também devem ser considerados ao selecionar o trocador de calor espiral certo. A primeira coisa a observar é o requisito de transferência de calor. Os compradores devem determinar o requisito específico de transferência de calor na aplicação, incluindo a área de transferência de calor e a eficiência desejada de transferência de calor. Novamente, o espaço disponível para instalação também deve ser considerado. Como esses trocadores de calor têm projetos compactos, eles podem ser usados em sistemas com espaço limitado para instalação.

Finalmente, a fonte de energia que gera o calor também deve ser considerada ao selecionar um trocador de calor espiral. Isso inclui processos industriais, gás de combustão de motores ou turbinas, exaustão de caldeiras e muito mais.

Perguntas e Respostas

P1 Quais setores industriais provavelmente precisarão de um trocador de calor espiral?

Um trocador de calor espiral é popular nas indústrias química e de petróleo. Qualquer indústria que precise recuperar calor de um líquido ou gás achará útil, especialmente aquelas que usam fluidos corrosivos ou produtos de alta viscosidade. Isso inclui processamento de alimentos, tratamento de água, HVAC, gestão de resíduos e indústrias de geração de energia.

P2 O trocador de calor desempenha duas funções. Por que não podemos simplesmente aumentar o desempenho dos trocadores existentes para recuperar calor?

Existe um limite para a quantidade de calor que podemos recuperar usando dispositivos convencionais. Um trocador de calor espiral possui um padrão de fluxo diferente que permite recuperar calor de fluidos que outros trocadores de calor não podem. O projeto de contrafluxo do trocador espiral é muito eficiente, e podemos não conseguir alcançar essa eficiência com outro tipo de trocador de calor.

P3 Por que os trocadores de calor espirais são tão caros que não precisamos nos preocupar em melhorar os trocadores de calor existentes?

Os trocadores de calor espirais são caros porque são feitos de materiais que podem suportar altas temperaturas e pressões. O processo de fabricação é mais complexo e envolve soldagem e formação precisas. O design é compacto, o que economiza custos com equipamentos auxiliares e imóveis na planta.