Trocador de calor de tubo em U de aço inoxidável

Tipos de trocadores de calor de tubo em U de aço inoxidável

Um trocador de calor de tubo em U de aço inoxidável industrial é um dispositivo usado para transferir calor entre dois fluidos na indústria de manufatura ou outras aplicações industriais. A transferência de calor é alcançada fazendo com que os fluidos fluam nos tubos em forma de U. Os tubos em forma de U permitem que os fluidos mudem de direção sem qualquer conexão que possa quebrar ou vazar. Aqui estão alguns tipos comuns de trocadores de calor de aço inoxidável.

• Trocador de calor de tubo duplo

  Um trocador de calor de tubo duplo possui um tubo externo e um tubo interno. O anel externo é o recipiente para o fluido cuja temperatura deve ser mantida, enquanto o tubo interno contém o fluido de troca de calor. Os dois fluidos correrão concorrentemente em fluxo contracorrente. Este projeto é bastante simples, e os fabricantes usam materiais como aço inoxidável 304 para trocadores de calor destinados à água quente doméstica.

• Trocador de calor de casco e tubo

  Um trocador de calor de casco e tubo possui vários feixes de tubos em U envoltos em um casco ou recipiente. Um fluido passa pelos feixes de tubos em U, e o segundo fluido passa pelo casco, tornando-os ideais para aplicações de alta pressão. A taxa de transferência de calor para trocadores de calor de tubo e casco é muito alta porque existe turbulência eficiente, o que leva a uma melhor convecção sempre que o fluido flui pelo trocador. Uma desvantagem dos trocadores de calor de casco e tubo é que eles precisam de muito espaço.

• Trocador de calor de chapa dupla

  Os trocadores de calor de chapa dupla possuem duas chapas de tubo. Os tubos são inseridos e emoldurados nas duas chapas de tubo. O meio de troca de calor flui pelos tubos, enquanto o fluido de terceiros que está sendo aquecido ou resfriado flui entre as chapas de tubo. Normalmente, uma caixa coletora direciona o fluido de terceiros para o trocador de calor e também coleta o fluido parcialmente processado. A caixa coletora é então usada para direcionar o fluido para o próximo local no processo de fabricação. Os trocadores de calor de chapa dupla são ótimos para evitar vazamentos e contaminação. Eles fornecem uma barreira sólida entre os fluidos de diferentes processos.

• Trocador de calor espiral

  Em um trocador de calor espiral, dois fluidos fluem em direções contracorrentes em canais espirais. Um meio de transferência de calor, geralmente metal, troca calor entre os dois fluidos. A polaridade e a configuração permitem que os trocadores de calor espirais sejam compactos porque as bobinas são continuamente enroladas dentro do casco. Os fabricantes usam trocadores de calor espirais quando há necessidade de economizar espaço e fornecer troca de calor altamente eficiente.

Especificação e manutenção de trocadores de calor de tubo em U de aço inoxidável

Especificação

• Opções de material

  Os principais materiais usados na construção de trocadores de calor de tubo em U de aço inoxidável são os graus de aço inoxidável. A variedade de opções oferece muitas alternativas, cada uma com suas características específicas, benefícios e usos ideais. O aço inoxidável 304 é normalmente usado em trocadores de calor devido à sua resistência à corrosão e capacidade de conformação. O aço inoxidável 316 tem melhor resistência a níveis mais altos de sal e ácido, tornando-o uma ótima escolha para ambientes costeiros ou químicos. Além disso, 304L e 316L são versões de baixo carbono de suas contrapartes, o que reduz o risco de precipitação de carboneto e os torna mais adequados para aplicações de soldagem.

• Características estruturais

  Feixes de tubos em U e chapas de tubo: os trocadores de calor de tubo em U são feitos de feixes de tubos, normalmente construídos com tubos em forma de U. Esses trocadores também possuem chapas de tubo que selam as extremidades dos tubos em U, garantindo suas localizações e conexões. Carcaça ou casco resistente: a carcaça ou casco do trocador de calor serve como um contêiner para os feixes de tubos internos. Também fornece canais para os fluidos de entrada e saída.

  Projeto e tamanho: existe uma ampla variedade de dimensões, formas e projetos dos trocadores de calor de tubo em U de aço inoxidável disponíveis. Alguns são retos e inclinam-se 90 graus formando formas de U. Outros possuem vários laços em U próximos uns dos outros. O comprimento, a largura e o diâmetro gerais dos dispositivos também podem variar muito dependendo de suas aplicações específicas.

Manutenção

• Limpeza

  Os trocadores de calor podem acumular incrustações ao longo do tempo, o que reduz seu desempenho térmico. A frequência, o método e o agente de limpeza dependem do tipo de trocador de calor, tipo de incrustação e material. O aço inoxidável pode ser limpo com ácidos (como ácido cítrico) que dissolvem a calcificação ou outros desincrustantes especializados. Água desvitrificada é recomendada para água não potável.

• Inspeção

  A inspeção programada regular permite que os usuários detectem problemas mais cedo e evitem reparos caros. Durante cada inspeção, as partes críticas do trocador de calor, incluindo tubos, chapas de tubo, defletores, interiores do casco e tampas dos canais, devem ser verificadas. Atenção especial deve ser dada às extremidades dos tubos, áreas ao redor das pedras antifouling e chapas de tubo onde a incrustação pode ocorrer. A medição de espessura ultrassônica pode detectar corrosão antes que cause vazamentos ou reduza a resistência.

• Teste de vazamento

  Os trocadores de calor podem ser testados de vazamento com ar, água ou soluções de sabão. Antes do teste, o equipamento deve ser limpo e placas de vedação ou plugs de teste devem ser usados para selar todas as portas abertas. A pressão do ar deve ser aplicada ao canal de água enquanto o casco é submerso em uma piscina. Bolhas aparecerão no local dos vazamentos. Se a água for usada para aplicar pressão, então nenhum vazamento deve ser observado no canal, e somente dentro dos canais de água.

• Substituição da junta do trocador de calor de casco e tubo

  Normalmente, canais lisos, serrilhados ou H-ondulantes são usados para trocadores de calor de casco e tubo. As juntas usadas dependerão do tipo específico de trocador de calor. Para substituir as juntas, primeiro, remova os parafusos de retenção e, em seguida, separe as flanges. Em seguida, remova as juntas antigas e limpe as superfícies da flange. Aplique adesivos de junta na flange. Coloque as novas juntas e remonte as peças. Por fim, parafuse o conjunto.

Cenários de aplicação

• Indústria de geração de energia

  Em usinas de energia, os trocadores de calor de tubo em U são usados em áreas como sistemas de refrigeração, condensadores e aquecedores de água de alimentação. Por exemplo, em uma usina de energia a gás, um refrigerador de ar de tubo em U foi usado para resfriar o óleo lubrificante do conjunto gerador. O trocador de calor transfere calor do óleo para o ar, reduzindo a temperatura do óleo para melhorar a eficiência operacional e a vida útil do conjunto gerador.

• Indústria petroquímica

  Os trocadores de calor de tubo em U são amplamente usados na indústria petroquímica, incluindo refinarias e fabricação de produtos químicos. Por exemplo, em uma refinaria de petróleo, os trocadores de calor de tubo em U são usados para resfriar o refrigerante por água de refrigeração no condensador. Os trocadores de calor de tubo em U transferem o calor do refrigerante para a água de refrigeração, reduzindo a temperatura do refrigerante para atingir o objetivo de refrigerar.

• Processamento de alimentos

  Os trocadores de calor de tubo em U podem ser encontrados no processamento de alimentos, como laticínios, bebidas e fabricação de alimentos. O refrigerante é resfriado através de um trocador de calor de tubo em U, que então passa por um sistema de refrigeração por compressão de vapor, reduzindo a temperatura do refrigerante e abaixando a temperatura no sistema de refrigeração para atingir um efeito de resfriamento.

• Indústria farmacêutica

  Os trocadores de calor de tubo em U desempenham papéis importantes na indústria farmacêutica, como na produção e processamento de medicamentos. Por exemplo, os trocadores de calor de tubo em U podem ser usados nos sistemas de refrigeração de condicionadores de ar em salas limpas. Eles oferecem altas capacidades de refrigeração, mantendo rigorosos requisitos de limpeza, garantindo assim a qualidade do produto e o cumprimento dos padrões farmacêuticos.

• Fusão de metais

  Os trocadores de calor de tubo em U encontram aplicações no campo dos metais, como fundição e processamento de metais. Por exemplo, em uma planta de fundição de cobre, um trocador de calor de tubo em U foi usado para resfriar o cobre fundido. O trocador de calor transferiu o calor do cobre fundido para o meio de refrigeração (como água ou óleo), reduzindo a temperatura do cobre fundido, promovendo assim a solidificação e melhorando suas propriedades de processamento.

Como escolher um trocador de calor de tubo em U de aço inoxidável

O trocador de calor de tubo em U é a opção mais acessível, pois requer menos manutenção e tem a capacidade de suportar maior pressão. Um vaso de pressão externo não é necessário. Isso ocorre porque o trocador de calor de tubo em U pode expandir e contrair à medida que as temperaturas mudam.

Apesar de ser a opção mais acessível, os trocadores de calor de tubo em U têm algumas desvantagens. Essas incluem o fato de que todo o trocador de calor tem que ser removido do casco para que a manutenção e o reparo sejam realizados. Além disso, com o tempo, a superfície de atrito entre o tubo e o casco pode se desgastar. Isso pode causar vazamento entre os dois. A vedação pode precisar ser substituída, o que significa que é necessário remover novamente o trocador de calor do sistema. Tudo isso aumenta os custos de manutenção que devem ser incorridos de tempos em tempos.

O trocador de calor de placa de tubo fixa, por outro lado, permite que os tubos fiquem estacionários, mas o exterior pode ser facilmente desmontado para manutenção. Queda de pressão significativa, expansão térmica e contração não podem ser suportadas pelo trocador de calor de placa de tubo fixa. Ele requer um vaso de pressão externo. O trocador de calor de placa de tubo fixa também tem um custo inicial mais alto do que o trocador de calor de tubo em U.

Os compradores também devem considerar o fato de que os trocadores de calor com flanges não podem ser facilmente desmontados devido ao seu peso. Os compradores que procuram soluções que requerem menos manutenção e são mais simples, duráveis e eficientes podem preferir trocadores de calor soldados. No entanto, seus custos de manutenção são mais baixos do que os do trocador com flanges.

Tanto o trocador de calor de tubo em U quanto o trocador de calor de placa de tubo fixa se enquadram na categoria de trocador de calor de tubo duplo. Os trocadores de calor com vários tubos funcionam de tal forma que o fluido frio flui na direção oposta ao fluido quente. Para economizar espaço, são usados trocadores de calor tubulares. Um grande trocador de calor de casco e tubo com um grande número de tubos será usado. Os compradores devem pensar na dimensão do casco, bem como no número de tubos no trocador de calor.

Outros fatores a serem considerados são o projeto do feixe de tubos, o comprimento, o diâmetro, as juntas de expansão, o isolamento e o material usado para fazer o casco e o tubo. Além disso, também é essencial considerar como o trocador de calor será conectado. Conectores rosqueados, conectores de solda, conectores com flanges ou opções personalizadas são opções disponíveis para diferentes aplicações e necessidades de conectividade.

Trocador de calor de tubo em U de aço inoxidável Perguntas & Respostas

P: Os trocadores de calor precisam ser limpos?

R: A limpeza geralmente é essencial para que o trocador de calor funcione de forma eficiente. A frequência de limpeza depende da aplicação específica, do material de transferência de calor e do meio.

P: Qual é a eficiência de um trocador de calor?

R: A eficiência do trocador de calor geralmente varia entre 50-90%, dependendo de vários fatores, como o tipo de projeto, as condições operacionais e o material de troca de calor.

P: Os trocadores de calor podem ser reparados?

R: Sim, às vezes, os trocadores de calor de tubo em U de aço inoxidável podem ser reparados dependendo da extensão e localização do dano. Um profissional pode avaliar e determinar se um reparo é possível.

P: Os trocadores de calor são recicláveis?

R: Sim, o trocador de calor de tubo de aço inoxidável pode ser reciclado. Alguns fabricantes de trocadores de calor de tubo em U de aço inoxidável receberão trocadores de calor antigos e quebrados e os reciclarão em vez de deixá-los ir para o lixo.