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Um trocador de calor de tubo de fogão é um dispositivo usado para maximizar o calor produzido por um fogão a lenha. Em geral, os fogões a lenha produzem muita fumaça ao queimar combustível, por isso a instalação de um trocador de calor no tubo do fogão pode ajudar a resfriar a fumaça ao mesmo tempo em que libera calor para a casa. Existem diferentes tipos de trocadores de calor de tubo de fogão.
Trocadores de calor em linha ou cónicos
Os trocadores de calor em linha são normalmente colocados no tubo do fogão, que vai diretamente do fogão a lenha para o telhado da casa. Os trocadores de calor em linha podem ter formas diferentes, mas muitos são cilíndricos ou cónicos com vários tubos dentro de outros tubos. O calor dos tubos primários do fogão é transferido para os tubos internos, que então distribuem o calor para o ar circundante. Os trocadores de calor em linha são eficientes, mas precisam ser instalados cuidadosamente para garantir que a fumaça e o dióxido de carbono não vazem para a casa.
Trocadores de calor com ventilador forçado
Os trocadores de calor com ventilador forçado funcionam usando um pequeno ventilador para soprar ar quente para o ambiente. Normalmente, um trocador de calor com ventilador forçado terá uma placa de resfriamento com inúmeras aletas instaladas nos tubos do fogão. Conforme o calor dos tubos do fogão viaja pelas placas de resfriamento, a temperatura aumenta e ocorre convecção natural. O ar quente se expande e sobe, enquanto o ar mais frio o substitui. Após o resfriamento do trocador de calor, o ar é forçado para fora para o ambiente. Ao contrário dos trocadores de calor em linha, que dependem exclusivamente do calor do tubo do fogão para aquecer o ambiente, os trocadores de calor com ventilador forçado usam um ventilador e o princípio da convecção para distribuir o ar quente. Outra vantagem é que o ventilador pode ajudar a resfriar o trocador de calor quando o fogão não está em uso. Muitas pessoas instalam ventiladores de trocadores de calor com interruptores para que possam ligá-los ou desligá-los conforme necessário. No entanto, uma desvantagem dos trocadores de calor com ventilador forçado é que eles exigem eletricidade, que algumas pessoas podem não ter acesso ao usar um fogão a lenha.
Trocadores de calor de haste roscada
Os trocadores de calor de haste roscada são compostos por uma série de hastes rosqueadas em forma triangular instaladas no tubo do fogão. A forma triangular fornece melhor fluxo de ar, permitindo que o ar circule melhor do que os trocadores de calor em linha ou cónicos. Uma melhor circulação de ar significa que mais calor pode ser transferido para a área circundante. Além disso, a base triangular permite um fluxo mais suave de fumaça através do trocador de calor para que a eficiência do fogão não seja comprometida. Enquanto os trocadores de calor em linha devem ser meticulosamente e precisamente instalados no tubo do fogão, os trocadores de calor de haste roscada são mais fáceis de instalar. Os usuários podem pendurá-los no tubo do fogão usando amarras ou arame. No entanto, as empresas e os compradores devem observar que, embora os trocadores de calor de haste roscada permitam uma melhor circulação de ar e sejam mais fáceis de instalar, eles podem não ser tão esteticamente agradáveis quanto outros. Isso ocorre porque, em muitos casos, as hastes rosqueadas são simplesmente pintadas de preto e parecem não refinadas e sem polimento em comparação com outros tipos.
A efetividade de um tubo de fogão com trocador de calor depende de várias especificações. Entender esses detalhes ajuda os compradores a saber mais sobre o desempenho do aparelho.
Diâmetro
A largura do tubo do trocador de calor deve coincidir com o tubo da chaminé do fogão. Quando é mais largo ou mais estreito do que o tubo da chaminé, afeta a conexão e o fluxo de gases. Os tubos de fogão com trocador de calor vêm em diferentes diâmetros, variando de 100 mm a 200 mm.
Comprimento
A distância do topo para a base do trocador de calor determina a quantidade de calor transferida para o ar. Os tubos mais longos normalmente transferem mais calor para o ar circundante do que os mais curtos. Apesar disso, é importante equilibrar a altura do fogão com a do trocador de calor. Um tubo muito longo causa contrapressão no fogão, dificultando a queima do combustível.
Material
O material do tubo influencia sua durabilidade e resistência à corrosão. A maioria dos tubos de trocador de calor usa aço inoxidável ou aço carbono. Os tubos de aço inoxidável trocam calor sem serem danificados pela ferrugem. O aço carbono requer revestimentos para resistir aos elementos climáticos e à umidade.
Número de voltas ou alças
Os tubos de fogão com trocador de calor têm designs em espiral ou estruturas em forma de alça. As voltas criam mais áreas de superfície para que a transferência de calor ocorra. Além disso, as voltas tornam o caminho do gás de combustão mais longo. Geralmente, isso melhora a extração de calor.
Passo
O espaçamento entre cada volta em um trocador de calor afeta o fluxo de ar. Lacunas muito apertadas restringem o movimento do ar. Além disso, lacunas mais amplas podem levar à perda de calor. Os fabricantes projetam as lacunas com base na finalidade do tubo.
Um tubo de fogão com trocador de calor funciona melhor e dura mais tempo quando é mantido adequadamente. Aqui estão algumas dicas úteis de manutenção.
Limpeza regular
Os tubos de trocador de calor são propensos ao acúmulo de fuligem, creosoto e cinzas. Retirar o tubo do fogão e limpá-lo regularmente melhora o fluxo de ar e a transferência de calor. Limpar o tubo e remover os detritos previne ferrugem e corrosão do material.
Inspeção profissional anual
Deixe um técnico certificado examinar o trocador de calor anualmente. O especialista verifica se há desgaste, ou danos. Além disso, o profissional faz os ajustes certos para melhorar o desempenho. Com verificações regulares, possíveis perigos como vazamentos de gás e falhas no tubo do fogão são descobertos cedo.
Uso de combustível de alta qualidade
O combustível de baixa qualidade queima mal e resulta em mais acúmulo de creosoto. Isso leva a uma limpeza frequente do trocador de calor. Mas, usar combustível de qualidade melhora a queima e diminui a taxa de produção de fuligem.
Tinta ou revestimento
Com o tempo, a superfície do tubo é danificada e exposta aos elementos climáticos rigorosos. Quando isso acontece, repinte ou reforce o trocador de calor. Fazer isso protege o trocador de calor da corrosão e da degradação.
O principal objetivo de um trocador de calor de tubo de fogão é recuperar o excesso de calor dos gases de combustão gerados pela queima do combustível para aquecer a água. Esse calor recuperado do trocador de calor pode ser usado para uma variedade de propósitos em muitas indústrias, como as seguintes.
Trocador de calor de fogão a lenha residencial
Uma aplicação comum para trocadores de calor de tubo de fogão é instalá-los em fogões a lenha. Um tubo de trocador de calor de fogão a lenha pode recuperar calor da fumaça no tubo do fogão e usá-lo para aquecer a água. Essa água aquecida pode ser usada em um sistema de água quente doméstico, sistema de aquecimento de piso radiante ou sistema de aquecimento de rodapé hidráulico, proporcionando calor e conforto a toda a casa.
Caldeiras industriais
Caldeiras industriais que usam trocadores de calor de tubo de fogão normalmente queimam combustível para produzir vapor ou água quente para aquecimento ou uso em processos. O trocador de calor recupera calor dos gases de combustão e o transfere para aquecer água ou vapor. Estes podem então ser usados como fonte de calor para processos de produção industrial ou podem ser utilizados dentro do prédio da fábrica.
Usinas de geração de energia
Algumas usinas de geração de energia, como usinas de geração de energia de biomassa, usam madeira como combustível para gerar eletricidade. Essas usinas normalmente possuem um fogão que produz gases de combustão, e uma grande quantidade de calor é gerada. Se houver um trocador de calor de recuperação de calor de tubo de fogão instalado, o calor dos gases de combustão pode ser recuperado e usado para gerar vapor, que pode então ser usado para acionar um gerador de turbina para produzir energia elétrica.
Estufas
As estufas costumam precisar manter uma temperatura e umidade de crescimento adequadas para as culturas. O uso de um trocador de calor de resfriamento de tubo de fogão em uma estufa pode recuperar calor do fogão a lenha ou de outros fogões de aquecimento. Esse calor recuperado pode ser usado para aquecer a estufa e manter a temperatura e a umidade adequadas no interior, permitindo que as culturas cresçam e obtenham melhores rendimentos.
Aplicações marítimas
A indústria marítima, incluindo navios de cruzeiro e iates, entre outros, também usa trocadores de calor de tubo de fogão. Eles usam isso para recuperar o calor gerado pela combustão de combustível ou o calor produzido por outros equipamentos para aquecer água ou fornecer calor para equipamentos e sistemas, garantindo a operação normal e o conforto das instalações a bordo.
Existem vários tipos de trocadores de calor. É importante aprender como eles usam o tubo do fogão para obter calor para decidir qual tipo funcionará bem com todo o sistema de aquecimento.
Os trocadores de calor de contrafluxo e coaxiais são eficientes (até 90%). É por isso que eles são os mais populares entre os consumidores. O trocador de calor coaxial é geralmente integrado a fogões a lenha que devem ser compatíveis com a EPA.
Os trocadores de calor de design em T também podem ser eficientes. Mas isso depende de como o T é projetado. Os trocadores de calor nesta forma podem ser circulares ou ovais com T de desvio dentro deles.
Os trocadores de calor de fluxo cruzado não são muito comuns em fogões. Provavelmente não os encontrará em fogões a lenha. Isso ocorre porque os fabricantes preferem designs que permitem troca de calor de contrafluxo e simultânea. Esses sistemas promovem a transferência de calor ideal com resistência mínima à pressão. Os trocadores de calor de fluxo cruzado podem ser encontrados em fogões industriais muito grandes.
Outro tipo de trocador de calor que não é comumente usado em fogões é o de casco e tubo. É um sistema grande e complexo que os fabricantes não usariam para fogões domésticos.
Agora que os compradores conhecem os vários tipos de trocadores de calor que podem escolher, também é importante considerar o diâmetro do tubo. Os tubos de fogão com trocador de calor vêm em diferentes tamanhos para combinar com vários tamanhos de saída do fogão.
Geralmente, o trocador de calor deve ser compatível com a saída da chaminé do fogão. Portanto, ao comprá-lo, deve-se procurar um trocador de calor com um diâmetro de tubo que se ajuste facilmente à sua saída. Igualmente, certifique-se de que o trocador de calor não seja muito grande para o fogão ao qual está conectado.
Os trocadores de calor oferecem diferentes benefícios. Alguns deles são feitos para aquecer água em uma configuração de aquecimento hidráulico. Outros são projetados para operar com um tanque de armazenamento térmico. O trocador de calor de tubo de fogão a lenha que um comprador seleciona deve fornecer a função específica necessária no sistema de aquecimento.
P1: Como funciona um trocador de calor de fogão?
A1: Um trocador de calor de fogão funciona transferindo calor dos gases quentes que fluem pelo tubo do fogão para outro meio, geralmente ar ou água. Conforme o fogão queima combustível e produz calor, a temperatura do tubo do fogão aumenta. O trocador de calor absorve esse calor através de materiais condutivos e, em seguida, transfere o calor para o ar ou água circundante.
P2: Os trocadores de calor de fogão são eficientes?
A2: Sim, os trocadores de calor são dispositivos eficientes. Eles podem melhorar significativamente a eficiência energética geral de um sistema de aquecimento aproveitando o calor residual que, de outra forma, seria perdido para o ambiente.
P3: Quais são os benefícios de um trocador de calor de tubo de fogão?
A3: Os benefícios de um trocador de calor de tubo de fogão são a conservação de energia, a melhoria da eficiência do aquecimento, a redução do consumo de combustível, os benefícios ambientais e a versatilidade.
P4: Existem desvantagens dos trocadores de calor nos tubos de fogão?
A4: As principais desvantagens dos trocadores de calor nos tubos de fogão são o custo inicial e os potenciais requisitos de manutenção. Os trocadores de calor podem ser relativamente caros. Os trocadores de calor geralmente exigem manutenção periódica.
