Tipos de Trocadores de Calor Tubo-em-Tubo
Existem diferentes tipos de trocadores de calor tubo-em-tubo comumente usados em várias indústrias, cada um com características únicas. A tabela a seguir resume alguns deles.
- Trocador de Calor de Contracorrente: Este trocador de calor possui duas correntes de fluido movendo-se em direções opostas. Os trocadores de calor de contracorrente são muito eficientes, compactos e amplamente utilizados em várias aplicações, incluindo refrigeração, sistemas HVAC e condensadores ou evaporadores.
- Trocador de Calor de Tubo Enrolado: Um trocador de calor de tubo enrolado possui um tubo primário enrolado em uma bobina. O projeto ocupa pouco espaço e é adequado para locais com espaço limitado. Os trocadores de calor de tubo enrolado são comuns nas indústrias de processamento químico, processamento de alimentos e bebidas e geração de energia.
- Trocador de Calor de Tubo Duplo: O trocador de calor de tubo duplo consiste em um tubo externo e um tubo interno. O tubo interno carrega um fluido enquanto o outro tubo carrega o segundo fluido. A troca de calor acontece quando os fluidos correm paralelos um ao outro. Os trocadores de calor de tubo duplo são frequentemente utilizados em refinarias de petróleo, plantas petroquímicas e sistemas de aquecimento de água.
- Trocador de Calor de Tubo Espiral: Este trocador de calor possui duas espirais concêntricas. Os dois fluidos movem-se em direções opostas com um único caminho de fluido. Os trocadores de calor de tubo espiral são eficientes e economizam espaço. Eles são usados principalmente na recuperação de calor residual, torres de refrigeração e reatores químicos.
Especificações e Manutenção de Trocadores de Calor Tubo-em-Tubo
As especificações dos trocadores de calor tubo-em-tubo dependem principalmente de sua aplicação. Geralmente, os fatores incluem comprimento, diâmetro, material e classificações de pressão.
- Comprimento e diâmetro: Os trocadores de calor tubo-em-tubo geralmente possuem o diâmetro do tubo externo variando de 0,5 polegadas a 3 polegadas. Os diâmetros do tubo interno são menores que os externos, geralmente de 0,25 polegadas a 1 polegada. Os feixes de tubos podem ter um ou dois metros de comprimento.
- Materiais: Os tubos dos trocadores de calor são feitos de aço inoxidável, carbono ou, às vezes, vidro. Os trocadores de calor tubo-em-tubo de aço inoxidável são mais comuns devido à resistência à corrosão, alta durabilidade e reciclabilidade do material. Para aplicações críticas que envolvem material tóxico ou perigoso, o vidro é um material preferido.
- Classificações de pressão: Os trocadores de calor tubo-em-tubo possuem classificações de pressão padrão entre 10 e 40 bar. A classificação de pressão indica a capacidade de resistência do trocador de calor sob pressão. Aplicações que envolvem alta pressão usam trocadores classificados para alta pressão.
A manutenção e limpeza regulares dos trocadores de calor tubo-em-tubo garantem longa vida útil e desempenho ideal. O trocador de calor exibe transferência de calor eficiente quando está limpo. A manutenção dos trocadores pode ser feita através dos seguintes métodos:
- Inspeção de rotina: A inspeção regular para detectar vazamentos, componentes soltos, ruídos anormais ou vibrações é necessária. Ignorar até mesmo pequenos problemas pode levar a falhas significativas mais tarde e manutenção ou reparo imediato do trocador de calor.
- Limpeza: O trocador de calor deve ser limpo regularmente para remover qualquer acúmulo de sedimentos ou depósitos. Os trocadores de calor tubo-em-tubo são geralmente limpos quimicamente ou através de métodos mecânicos. A frequência de limpeza depende da aplicação e do tipo de fluido utilizado.
- Preste atenção ao pH da água: A água em trocadores de calor tubo-em-tubo deve ter um pH neutro. Tanto as condições ácidas quanto alcalinas podem levar à corrosão e degradação dos tubos.
- Lubrificação: Os trocadores de calor possuem peças móveis como ventiladores e bombas. Essas peças exigem lubrificação de tempos em tempos para operar suavemente e reduzir o consumo de energia.
Cenários de Trocadores de Calor Tubo-em-Tubo
Devido à sua confiabilidade e excelente desempenho, os trocadores de calor tubo-em-tubo encontram vários cenários de aplicação em diferentes indústrias.
Na indústria de petróleo e gás, os trocadores de calor tubo-em-tubo são utilizados no refino de produtos de petróleo e gás. Esses produtos incluem gasolina, diesel, querosene de aviação, óleo de aquecimento, óleo combustível, óleo lubrificante e ceras sólidas. Os trocadores são usados na indústria de processamento de hidrocarbonetos durante o processo de craqueamento para melhorar o rendimento do produto. Os trocadores de calor tubo-em-tubo também são aplicados na indústria de desidratação durante o processo de secagem para eliminar a umidade do gás natural, de modo que possa ser facilmente transportado por dutos.
Os trocadores de calor tubo-em-tubo de água potável são usados principalmente para produção de água quente em aplicações como aquecimento de piscinas e produção de água quente sanitária em módulos e sistemas de aquecimento.
Na indústria farmacêutica e cosmética, os trocadores de calor tubo-em-tubo são utilizados na preparação de ingredientes farmacêuticos ativos (IFAs) e no desenvolvimento e produção de produtos químicos finos, cosméticos e suplementos nutricionais. Esses produtos incluem emulsões, cremes, pomadas, soros e formulações líquidas.
Os trocadores de calor tubo-em-tubo para alimentos são comumente aplicados no processamento de produtos lácteos, sucos, sopas, molhos, líquidos alimentares e outros produtos alimentícios. Eles também são usados ao realizar aplicações sanitárias e esterilização de produtos alimentícios para garantir a segurança alimentar e o cumprimento das regulamentações.
Os trocadores de calor tubo-em-tubo também são usados em aplicações de refrigeração e resfriamento. Por exemplo, eles podem ser usados em chillers, condensadores, evaporadores e torres de refrigeração. Eles são usados para remover o calor dos refrigerantes e resfriá-los ou condensá-los.
Como escolher trocadores de calor tubo-em-tubo
Quando se trata de escolher um trocador de calor tubo-em-tubo, vários fatores precisam ser considerados para garantir que a unidade correta seja selecionada para a aplicação específica.
- Arranjo de fluxo: Identifique o arranjo de fluxo necessário para a aplicação, que é contracorrente ou cocorrente. Um trocador de calor de contracorrente deve ser selecionado se o arranjo precisar de um projeto de contracorrente, pois ele fornece mais potencial de mudança de temperatura e geralmente oferece maior eficiência térmica. Por outro lado, se o arranjo precisar ser cocorrente, um trocador de calor tubo-em-tubo com projeto cocorrente deve ser selecionado.
- Material do tubo: Considere os materiais dos tubos utilizados para o trocador de calor. Certifique-se de que os materiais utilizados são adequados para a aplicação e serão capazes de suportar a temperatura e a pressão do fluido.
- Requisitos de manutenção: Se o dispositivo for usado em uma aplicação propensa ao entupimento, os requisitos de manutenção do trocador de calor também devem ser considerados. É importante escolher um trocador de calor que seja fácil de limpar e manter.
- Custo: Por fim, o custo do trocador de calor também deve ser considerado. O desempenho e a eficiência do módulo são influenciados diretamente pelo custo. Selecione um trocador de calor que atenda às demandas da aplicação, equilibrando também os custos com o desempenho.
- Capacidade: Isso se refere à quantidade de calor que o trocador de calor pode transferir, bem como às suas dimensões e compacidade. Selecione um trocador de calor que seja capaz da capacidade de processamento da aplicação e cujo tamanho seja adequado para instalação.
P&R
P1: Quais são as tendências em trocadores de calor?
R1: Algumas tendências no mercado de trocadores de calor são a crescente necessidade de sistemas de alta eficiência energética e o uso de trocadores de calor compactos. Além disso, os avanços na tecnologia de trocadores de calor estão criando produtos mais eficientes e eficazes.
P2: Quanto tempo dura um trocador de calor?
R2: Um trocador de calor pode durar de 10 a 15 anos ou mais com manutenção adequada e inspeção periódica.
P3: Por que é chamado de trocador de calor?
R3: O dispositivo é chamado de trocador de calor porque transfere ou troca calor entre dois ou mais fluidos sem permitir que eles se misturem.
P4: Quais são os materiais dos trocadores de calor?
R4: Os materiais normalmente utilizados para a fabricação de trocadores de calor incluem aço carbono, aço liga, plástico de alta temperatura, cobre-níquel e alumínio.
