Trocador de calor de tubo de passo

Tipos de Trocadores de Calor com Passo Tubular

Os seguintes são tipos de trocadores de calor com passo tubular:

• Trocador de calor com feixe de tubos de fluxo cruzado:

  Um trocador de calor típico encontrado em unidades. Os fluidos primários geralmente fluem perpendicularmente um ao outro. Os trocadores de calor com feixe de tubos de fluxo dividido utilizam este modelo.

• Trocador de calor com passo tubular espiral:

  O trocador de calor com passo tubular espiral consiste em dois dutos espirais, um dentro do outro. Normalmente, um duto é para o fluido a ser resfriado, e o outro é para o fluido de refrigeração. Por exemplo, em um ar condicionado, um duto pode estar em torno de um refrigerante que condensa em um líquido, e o outro pode conter água. A troca de calor ocorre entre os dois fluidos.

• Trocador de calor com passo tubular de filme descendente:

  Os trocadores de calor com filme descendente são vasos cilíndricos verticais equipados com um feixe de tubos. O fluido quente flui dentro dos tubos enquanto o fluido frio flui no espaço anular entre os tubos. O filme descendente requer o uso de um redistribuidor de líquido conectado ao topo do trocador de calor.

• Trocador de calor em U:

  Os trocadores de calor em U são um dos trocadores de calor mais comuns. O trocador de calor em U consiste em uma chapa de feixe de tubos fixa e dois terminais em forma de U. Os trocadores de calor em U têm uma configuração de passagem única e múltiplas passagens.

Especificações e manutenção de trocadores de calor com passo tubular

Especificações

• Arranjo de fluxo: Determina como os fluidos circulam dentro do trocador. Os tipos comuns são contrafluxo, onde os dois fluidos fluem em direções opostas, e fluxo paralelo, onde eles fluem um ao lado do outro. Outros arranjos são fluxo cruzado, onde os fluidos se intersectam perpendicularmente, e multitubo, que envolve o uso de vários tubos menores que geralmente são implementados em um projeto de trocador de calor tubo-e-tanque.
• Tipos de conexão: Um trocador de calor tubular geralmente tem dois tipos de conexão: soquetes e flanges. As conexões de soquete são mais robustas e fornecem resistência, enquanto as conexões de flange permitem uma montagem e desmontagem mais simples para manutenção.
• Classificação de pressão: Indica a pressão mais alta que o trocador pode suportar com segurança. Os trocadores de calor devem ser adequados às necessidades de pressão da aplicação; caso contrário, eles correm o risco de romper ou deformar.
• Materiais: Os trocadores de calor precisam ser feitos de materiais que resistam aos produtos químicos que estão transportando e evitem a corrosão. Latão-níquel, aço inoxidável e cobre são materiais padrão que são usados.
• Área de superfície: O tamanho das superfícies ou tubos no trocador. Mais área de superfície significa que ele pode transferir calor melhor entre os fluidos. O passo tubular refere-se à distância centro a centro entre os tubos em um trocador de calor. As especificações relacionadas ao passo tubular podem ser cruciais para certos tipos de trocadores de calor onde esse fator é essencial para o desempenho da máquina.

Manutenção

• Inspeções regulares: Realize verificações de rotina para verificar as condições do trocador. Os usuários devem verificar se há algum sinal de danos, como rachaduras, vazamentos, corrosão ou obstruções. A manutenção do trocador de calor com passo tubular exige mais atenção e cuidado, pois os tubos podem facilmente entupir. As inspeções devem incluir exames visuais e técnicas de ensaio não destrutivo, como ensaio ultrassônico ou ensaio de corrente parasita, para detectar falhas internas que não são visíveis a olho nu.
• Limpeza: Os trocadores precisam ser limpos para garantir que ainda estão funcionando bem. Os métodos exatos e a frequência da limpeza dependerão do tipo de trocador de calor, do processo de limpeza e das condições de operação. Para trocadores de calor tubulares, pode ser necessária limpeza química, escovação mecânica ou pigging.
• Reparos: Realize reparos imediatos assim que quaisquer danos ou problemas forem detectados. Atrasos em reparos podem causar mais danos ao trocador de calor e afetar todo o sistema.

Aplicações de trocadores de calor com passo tubular

Os trocadores de calor com passo tubular são utilizados em todos os ambientes industriais, pois se adaptam a diversos processos. Na indústria petroquímica, os trocadores de calor com passo tubular funcionam separando o calor entre os fluidos que estão envolvidos no refino de petróleo bruto, reações químicas, aquecimento e resfriamento de fluidos, entre muitos outros processos.

De acordo com um relatório divulgado pela Research and Markets em 2023, o mercado mundial de trocadores de calor é avaliado em mais de %17,4 bilhões devido à demanda por trocadores de calor com passo tubular na indústria química. De perto, o processamento químico envolve reações que exigem adição ou remoção de calor para que as temperaturas sejam atingidas. Levando isso em consideração, são necessários trocadores que possam fazer esse trabalho. Os trocadores de calor com passo tubular são o tipo que faz o controle preciso de temperatura, além de suportar a corrosão e as altas demandas de pressão/explosão também exigidas pela indústria.

A indústria de alimentos e bebidas também exige trocadores de calor com passo tubular para resfriar, esterilizar, pasteurizar e aquecer líquidos e gases utilizados durante a produção. Os trocadores de calor tubulares também são facilmente limpos, higienizados e desmontados, o que os torna mais preferidos pelos fabricantes de alimentos que possuem práticas de higiene rigorosas.

As indústrias HVAC utilizam trocadores de calor tubulares para condensar e vaporizar refrigerantes a fim de transferir calor e regular as temperaturas internas das salas de forma eficiente. Diz-se que até 70% dos trocadores de calor com passo tubular são usados no sistema HVAC.

Os trocadores de calor tubulares também podem ser encontrados em usinas de energia, onde são utilizados para gerar vapor a partir da água e resfriar gases de escape. Os trocadores são responsáveis por otimizar a utilização de energia e a eficiência geral das usinas.

Como escolher trocadores de calor com passo tubular

Existem vários fatores a considerar ao escolher trocadores de calor com passo tubular para aplicações específicas. Esses fatores impactarão sua eficiência durante a operação, capacidade de resistir a várias condições e desempenho geral.

• Características do fluido

  Os usuários devem determinar os fluidos do passo tubular do trocador de calor a serem aquecidos ou resfriados. Conhecer os fluidos pode ajudar a identificar suas propriedades, como temperatura, fase e pressão. Além disso, os usuários devem considerar se os fluidos causarão corrosão ou incrustação.

• Condições de operação

  Todo trocador de calor funciona bem dentro de certas condições de operação. As condições de operação são fatores como faixas de temperatura e pressão. Além disso, existem requisitos de capacidade e vácuo. Os usuários precisam combinar o trocador com o projeto do sistema.

• Compatibilidade de material

  Como já mencionado, alguns fluidos podem causar corrosão ou incrustação. Para evitar situações que farão o trocador de calor falhar, o material do dispositivo deve ser compatível com o fluido que irá passar por ele. Além disso, o trocador também deve resistir a reações químicas com o fluido.

• Restrições de espaço

  O desempenho e a eficiência de um trocador de calor podem ser influenciados por seu tamanho. Os trocadores de calor com passo tubular se saem bem em instalações compactas. Eles podem ser configurados para caber em espaços pequenos. Isso ocorre porque os espaços triangulares entre os tubos ajudam a otimizar a área de superfície e reduzir o volume.

• Considerações de orçamento

  Os trocadores de calor com passo tubular geralmente custam mais do que outros trocadores de calor tubulares. Algumas empresas ou usuários podem não ter o orçamento para pagar pelo dispositivo. Considere as restrições financeiras antes de selecionar o trocador. Certifique-se de que a escolha corresponda às necessidades do sistema e do projeto.

Perguntas e respostas sobre trocadores de calor com passo tubular

P1. O que é o passo tubular em um trocador de calor?

A1. A distância entre os centros de dois tubos adjacentes em um feixe de tubos é conhecida como passo tubular. Passo também pode significar o espaço entre os tubos. O passo tubular é importante na determinação do tamanho geral e do desempenho de um trocador de calor.

P2. Por que o layout e o passo dos tubos são importantes nos trocadores de calor?

A2. O layout e o passo dos tubos dos trocadores de calor são importantes para um fluxo de fluido, transferência de calor e queda de pressão ideais. O layout e o passo dos tubos também afetam a resistência mecânica do trocador de calor. Diferentes layouts e passos de tubos também afetarão o tamanho geral e o peso do trocador de calor.

P3. Por que os trocadores de calor são importantes?

A3. Os trocadores de calor são importantes em muitas indústrias. Eles são usados para transferir calor de um fluido para outro, pois os dois fluidos fluem em canais separados. Os trocadores de calor ajudam a recuperar calor residual e reduzir o consumo de energia. Eles também melhoram a eficiência geral do processo.

P4. Para que são usados os trocadores de calor com passo tubular?

A4. Os trocadores de calor com passo tubular são usados para transferir calor entre fluidos em uma variedade de aplicações. Eles são comumente usados em processamento químico, petróleo e gás, geração de energia, gerenciamento de água residual, sistemas HVAC, refrigeração e indústrias de processamento de alimentos. Os trocadores de calor tubulares podem ser usados para pré-aquecer correntes de alimentação, recuperar calor de efluentes e resfriar produtos, entre outras aplicações.