Trocador de calor de tubo roscado

Tipos de trocadores de calor de tubo roscado

Um trocador de calor é uma máquina que transfere calor entre dois fluidos sem misturá-los. Os trocadores de calor de tubo roscado são equipamentos industriais para transferir calor entre dois fluidos. Esses kits são amplamente utilizados nas indústrias de petróleo e gás. Existem diversos tipos de trocadores de calor de tubo, como tipo U, mudança de fase, espiral, etc.

• Trocadores de calor de tubo em U: Os trocadores de calor de tubo em U possuem um conjunto de tubos em forma de U. Geralmente, esses tubos são conectados aos feixes. Ambas as extremidades do tubo em U são fechadas. Os feixes de trocadores de calor de tubo roscado em U geralmente estão localizados dentro da placa de tubos. Os trocadores de calor de tubo em U podem ser móveis ou fixos. Um trocador de calor de tubo em U móvel é usado para serviços que exigem manutenção.
• Trocadores de calor de tubo duplo: O trocador de calor de tubo duplo consiste em um tubo externo e um tubo interno. Geralmente, o fluido que precisa ser aquecido está localizado no tubo interno, enquanto o tubo externo inclui o fluido de aquecimento. O trocador de calor de tubo roscado de tubo duplo pode ser fabricado em uma configuração de fluxo em contracorrente ou em fluxo paralelo. As configurações de fluxo em contracorrente são mais eficientes do que as paralelas.
• Trocadores de calor espirais: Os trocadores de calor espirais são projetados para o processamento simultâneo de dois fluidos. Caso seja necessário aquecer ambos os fluidos, o fluido de aquecimento ficará localizado no canal espiral. Quando o resfriamento é necessário, o refrigerante ficará localizado dentro do canal.

  Geralmente, os trocadores de calor espirais são usados para transferência de calor entre substâncias não viscosas e limpas. Os trocadores podem recuperar calor dos vapores de condensado e do calor residual.

• Trocadores de calor de placas: O trocador de calor de placas consiste em uma série de placas que são presas juntas com a ajuda de parafusos. O padrão complexo nas placas ajuda a mover o fluido. O trocador de calor de placas pode ser fabricado a partir de diferentes materiais, incluindo aço inoxidável, aço carbono e platel.

Especificação & Manutenção

Um trocador de calor roscado consiste em múltiplas roscas, um design espiral e uma forma cilíndrica. As seguintes são algumas especificações importantes:

• Materiais: Os trocadores de calor de tubo roscado geralmente utilizam aço inoxidável, como 304, 316, ou aço carbono revestido com epóxi ou outros materiais plásticos. Esses materiais oferecem excelente condutividade térmica, ao mesmo tempo em que permanecem resistentes à ferrugem e à corrosão, permitindo que mantenham o desempenho e a durabilidade a longo prazo, mesmo em ambientes hostis. Além disso, certos tipos de trocadores de calor, como aqueles destinados ao uso alimentar ou farmacêutico, podem ter aço inoxidável de grau sanitário para maior higiene e controle de qualidade.
• Largura da rosca: Um tipo comum de rosca de trocador de calor é de aproximadamente 2,5 mm de largura. No entanto, a largura das roscas pode variar com base no modelo e aplicação específicos do trocador de calor, bem como no material e na técnica de fabricação utilizados. Os trocadores de calor com roscas mais largas oferecem taxas de transferência de calor mais altas, embora ocupem mais espaço. Por outro lado, roscas mais estreitas ocupam menos espaço, mas também proporcionam taxas de transferência de calor mais baixas.
• Passo da rosca: O passo da rosca do trocador de calor de tubo roscado refere-se à distância entre as roscas. Um passo comum é de 8 mm. Dimensões de passo maiores aumentam a velocidade do fluido e a eficiência da transferência de calor, enquanto as menores aumentam a compacidade e reduzem a perda de pressão. A escolha do passo da rosca depende da aplicação específica e dos requisitos operacionais, que podem ser modificados para atender a demandas industriais distintas.
• Potência: A potência de um trocador de calor de tubo roscado é geralmente expressa em termos de sua área de troca de calor efetiva, que varia de 0,2 m2 a 4000 m2, por meio da qual a quantidade de calor transmitida por unidade de tempo pode ser calculada. Ou seja, mais calor pode ser trocado em um tempo mais curto utilizando áreas de superfície maiores.
• Pressão: A pressão de trabalho de um trocador de calor de tubo roscado refere-se à pressão máxima que ele pode suportar durante a operação. As pressões de trabalho comuns variam de 1,0 MPa a 6,0 MPa. Eles podem ser usados em situações de alta pressão de até 25 MPa ou mais, dependendo do projeto e dos materiais.
• Capacidade: Os trocadores de calor de tubo roscado possuem várias capacidades, que são representadas pelas taxas de fluxo que eles podem lidar. As taxas de fluxo típicas para processos industriais estão entre 1 m3/h e 1000 m3/h. Alguns modelos de alta capacidade também podem atingir taxas de fluxo mais altas e são adequados para uso em fábricas de grande escala e usinas de energia.

Além dessas especificações, a maioria dos trocadores de calor de tubo roscado também possui características como resistência à corrosão, resistência a altas temperaturas e resistência a baixas temperaturas. Eles também podem ser adaptados e modificados para atender requisitos exclusivos sob diferentes circunstâncias, como a adição de camadas de isolamento, a incorporação de aletas de resfriamento ou o uso de fluidos especializados para atingir uma eficiência térmica aprimorada e efeitos de conservação de energia.

A manutenção dos trocadores de calor de tubo roscado é essencial para garantir sua operação estável de longo prazo e manter sua eficiência de transferência de calor. As seguintes são algumas das práticas de manutenção:

• Limpeza regular: O trocador de calor de tubo roscado deve ser limpo regularmente para remover sujeira, incrustações, algas e outros contaminantes. Os métodos de limpeza podem incluir limpeza química, limpeza ultrassônica ou o uso de um dispositivo de limpeza especial.
• Manutenção regular: A manutenção regular do trocador de calor de tubo roscado inclui verificar as peças em busca de danos ou vazamentos, substituição oportuna das vedações e recalibração dos parâmetros para garantir que o equipamento esteja operando normalmente.
• Solução de problemas em tempo hábil: Se o trocador de calor de tubo roscado tiver problemas como vazamentos, incrustações, etc., ele deve ser reparado em tempo hábil para evitar agravar ainda mais os danos ao equipamento e prevenir perdas de produção mais significativas.

Cenários de uso de trocadores de calor de tubo roscado

• Refinarias de petróleo:

  Os trocadores de calor de tubo roscado são amplamente utilizados em refinarias de petróleo para realizar processos de transferência de calor, como pré-aquecimento da matéria-prima das refinarias, resfriamento do produto, recuperação do calor residual, etc.

• Usinas de energia:

  As usinas de energia, especialmente as usinas termoelétricas, usam comumente trocadores de calor de tubo roscado.

• Indústria química:

  Na indústria química, os trocadores de calor de tubo roscado também podem ser encontrados em diversos pesticidas, fertilizantes, plásticos e desenvolvimento e fabricação de produtos químicos.

• Indústria de alimentos e bebidas:

  As indústrias de alimentos e bebidas frequentemente usam trocadores de calor de tubo roscado porque são sanitários, fáceis de limpar e atendem às normas de processamento, manuseio e embalagem de alimentos.

• Sistemas HVAC:

  Nos sistemas HVAC, os trocadores de calor de tubo roscado podem ser encontrados: chillers, condensadores, caldeiras e aparelhos de combustão.

• Indústria naval:

  As indústrias navais, como construção naval, transporte marítimo, extração de petróleo offshore e engenharia naval, também são aplicáveis ao trocador de calor de tubo roscado.

• Indústria aeroespacial:

  As indústrias aeroespaciais concentram-se em tecnologias avançadas, exploração espacial, sistemas de satélites e engenharia aeronáutica.

• Indústria têxtil:

  A indústria têxtil concentra-se na produção e processamento de fibras, como algodão, lã, seda, fibras sintéticas, etc.

Como escolher trocadores de calor de tubo roscado

Tanto os trocadores de calor de tubo roscado industriais quanto os comerciais podem ser escolhidos com base na aplicação e nas características específicas.

• Industrial:

  Para aplicações industriais, os compradores precisam considerar fatores como meio, volume de fluxo, pressão, temperatura, ambiente de trabalho, etc. Os compradores de trocadores de calor de grau industrial são adequados para seus meios de trabalho. Os compradores com um ambiente de trabalho corrosivo ou peculiar podem escolher materiais com maior durabilidade ou resistência à corrosão. Eles também precisam selecionar um trocador de calor com pressão e temperatura de suporte adequadas. Os compradores podem consultar as especificações dos dispositivos existentes para garantir a compatibilidade. Além disso, as aplicações industriais exigem um volume suficiente de trocadores de calor. Os compradores podem usar as fórmulas de cálculo para estimar a quantidade de que precisam. Por fim, as aplicações industriais geralmente exigem instalações mais complexas, portanto, os compradores devem priorizar dispositivos que podem ser instalados facilmente e mantidos convenientemente.

• Comercial:

  Para aplicações comerciais, os compradores precisam considerar o número e os tipos de dispositivos. Os trocadores de calor em ambientes comerciais geralmente incluem condicionadores de ar, aquecedores de água e refrigeradores. Os compradores também precisam considerar a eficiência de transferência de calor necessária e escolher modelos de trocadores de calor de acordo com suas necessidades específicas. Além disso, os compradores devem garantir que o trocador de calor que escolherem atenda às necessidades energéticas das aplicações comerciais. Eles também podem precisar levar em consideração os custos de consumo de energia. Além disso, os compradores podem precisar levar em consideração os níveis de ruído e escolher trocadores de calor de tubo roscado com melhor controle de ruído para garantir que a operação atenda aos padrões comerciais. Além disso, os compradores podem exigir funções adicionais de controle automático para algumas aplicações comerciais, como monitoramento e controle remoto. Por fim, a área de instalação de aplicações comerciais precisa ser considerada. Os trocadores de calor devem ser adaptados ao espaço e ao layout disponíveis.

Perguntas frequentes sobre o trocador de calor de tubo roscado

P1: Como um trocador de calor roscado é montado?

A1: Os trocadores de calor roscados são montados organizando primeiro as roscas no tubo central de acordo com o projeto. O próprio tubo é então fixado em uma caixa ou invólucro. Depois disso, eles são conectados aos cabeçotes de tubulação de entrada e saída para garantir que os fluidos possam entrar e sair.

P2: Por que os trocadores de calor roscados são melhores?

A2: Os trocadores de calor roscados são superiores a outros tipos porque são fáceis de manter. Além disso, eles também são capazes de lidar com altas pressões e temperaturas. Outro benefício é que a presença de roscas aumenta a turbulência sem aumentar a queda de pressão. Isso aumenta a eficiência da transferência de calor.

P3: Quais são as limitações de um trocador de calor roscado?

A3: Uma das principais desvantagens de um trocador de calor roscado é que a usinagem complexa necessária para fazer os componentes roscados pode aumentar o custo. Além disso, se houver corrosão interna, a presença de inúmeras roscas pode tornar o trocador de calor de tubo mais suscetível à corrosão localizada.