Tipos de trocadores de calor

Tipos de Trocadores de Calor

Um trocador de calor é um equipamento utilizado em diversas indústrias para transferir calor entre fluidos sem misturá-los. Normalmente, os trocadores de calor industriais são feitos de metal para facilitar a transferência de calor através das paredes do trocador. Existem vários **tipos de trocadores de calor**, cada um com designs e aplicações distintas.

• Trocadores de Calor de Casco e Tubos

  Os trocadores de calor de casco e tubos consistem em tubos alojados em um casco cilíndrico. O trocador de calor compreende dois ou mais feixes de tubos, cada um contendo numerosos tubos redondos paralelos. Na maioria dos casos, os tubos apresentam materiais diferentes com grande capacidade de condução de calor. Normalmente, um fluido flui através dos tubos, enquanto o outro flui na cavidade do casco. Os fluidos podem trocar calor por resfriamento ou aquecimento. Os trocadores de calor de casco e tubos são comumente usados ​​nas indústrias devido à sua alta eficiência de transferência de calor e capacidade de lidar com fluidos de alta pressão e alta temperatura.

• Trocadores de Calor de Placas

  Os trocadores de calor de placas usam placas para transferir calor entre fluidos. Eles consistem em placas finas e corrugadas empilhadas juntas para criar canais alternados para os dois fluidos. Conforme os fluidos fluem pelos canais, o calor é transferido de um para outro através das placas. Nos últimos anos, os trocadores de calor de placas soldados e sem ligação se tornaram prevalentes. Em comparação com os trocadores de calor de casco e tubos, os trocadores de calor de placas são mais compactos e eficientes, ocupando menos espaço.

• Trocadores de Calor Resfriados a Ar

  Os trocadores de calor resfriados a ar transferem calor do fluido quente para o ar usando tubos com aletas. Eles resfriam ou aquecem o fluido coordenando sua direção de fluxo com a do ar. Os trocadores de calor resfriados a ar têm a grande vantagem de não precisar de um fornecimento de água de refrigeração, tornando-os adequados para uso em ambientes áridos ou fechados. Além disso, eles aceitam facilmente alterações na temperatura do meio de refrigeração. Normalmente, os trocadores são instalados ao ar livre e uma ventoinha passa ar ambiente através das aletas para facilitar a transferência de calor.

• Trocadores de Calor Espirais

  Os trocadores de calor espirais têm duas placas de metal espirais. As placas são dispostas alternadamente em uma caixa fechada. O design cria uma superfície de transferência de calor compacta com alta turbulência e eficiência. O design compacto também resiste à incrustação, tornando os trocadores de calor espirais adequados para manusear fluidos com sólidos suspensos.

Especificações e tipos de manutenção de trocadores de calor

• Material:

  As indústrias geralmente constroem trocadores de calor para durabilidade a partir de materiais resistentes à corrosão e ao calor. Metais como aço carbono, inoxidável, cobre e liga são escolhas populares. O metal ou liga escolhido deve resistir à temperatura e pressão específicas de uma aplicação.

• Construção:

  Os trocadores de calor vêm em diferentes métodos de construção dependendo do seu tipo. Por exemplo, as unidades de casco e tubos têm muitos feixes de tubos embalados firmemente em um grande casco cilíndrico. Outros trocadores de calor têm placas planas simples que se encaixam firmemente para que os fluidos fluam entre elas. Os trocadores de calor costumam ter placas corrugadas para tornar o fluido turbulento. Essa mistura melhora a transferência de calor.

• Conexão:

  Os trocadores de calor também possuem diferentes métodos de conexão, conforme especificado anteriormente. Por exemplo, os trocadores de calor de casco e tubos têm chapas de tubos em cada extremidade que mantêm os tubos no lugar. As chapas de tubos permitem boas conexões com outros sistemas. Por outro lado, os trocadores de calor de placas planas selam firmemente as placas em ambas as extremidades. Esse tipo de conexão é chamado de cabeçote de placa.

• Área de superfície:

  A área de superfície determina a quantidade de calor que um trocador pode transferir. Normalmente, é medida em metros quadrados (m2) ou pés quadrados (ft2). Os trocadores de casco e tubos têm sua área de superfície determinada pelo número de tubos e seus comprimentos. Os fabricantes de trocadores de calor fornecem essa dimensão nas especificações para o modelo específico.

• Criação de turbulência:

  Alguns trocadores de calor são projetados para criar turbulência no fluido para melhorar a transferência de calor. Por exemplo, enquanto alguns trocadores de calor têm placas corrugadas, outros têm superfícies onduladas ou em relevo. Os fabricantes especificarão os recursos de criação de turbulência nos diferentes tipos de trocadores de calor.

Manter um trocador de calor não é complexo, especialmente quando os fabricantes fornecem especificações e diretrizes. Geralmente, seguir as diretrizes de manutenção estabelecidas é crucial porque garante operação ideal, ajuda a evitar falhas e prolonga a vida útil do trocador.

Os procedimentos de manutenção são geralmente determinados de acordo com o tipo, aplicação e local do trocador de calor. Ainda assim, alguns procedimentos gerais são seguidos na maioria das vezes, independentemente do tipo de trocador de calor, incluindo os seguintes.

• Os usuários ou pessoal de manutenção devem primeiro se familiarizar com o manual de manutenção do fabricante. Eles devem revisar todos os procedimentos recomendados no manual e segui-los o máximo possível.
• Inspecione o trocador de calor regularmente. A inspeção deve ser o mais rotineira possível para detectar potenciais problemas e defeitos rapidamente. O tipo de trocador de calor determina a frequência de inspeção. Por exemplo, verificações visuais podem ser feitas mensalmente, enquanto verificações anuais detalhadas são recomendadas para algumas inspeções mais complicadas.
• Limpe sempre o trocador de calor. O método de limpeza dependerá muito do design e dos materiais utilizados para fabricar o trocador de calor. Após a limpeza, certifique-se de remover todos os resíduos do processo de limpeza.
• Quando necessário, substitua quaisquer componentes danificados, desgastados ou com incrustações. Componentes danificados podem afetar a eficiência da transferência de calor. Eles também podem reduzir a capacidade do trocador de calor de resistir à pressão e temperatura.
• Monitore o desempenho após os procedimentos de manutenção de rotina. Manter um registro do desempenho após várias programações de manutenção é importante. Isso ajuda a equipe de manutenção a determinar a mudança para programas de manutenção e substituição mais frequentes quando o trocador de calor estiver envelhecendo.

Cenários de tipos de trocadores de calor

Os trocadores de calor são amplamente utilizados nos setores industrial, comercial e residencial. Os seguintes são alguns cenários de aplicação típicos de trocadores de calor.

• Recuperação de energia de usinas de energia

  As empresas podem usar trocadores de calor de recuperação, como economizadores ou trocadores regenerativos, para recuperar calor residual de usinas de energia, o que aumentará a eficiência do uso de energia.

• Manufatura industrial

  As indústrias usam trocadores de calor nos processos de fabricação para transferir calor de água, vapor e óleo. Isso pode realizar funções de controle de temperatura, secagem e esterilização. As indústrias comumente usam trocadores de calor, incluindo alimentos e bebidas, química, farmacêutica, têxtil e muito mais.

• Controle de clima de sistemas HVAC

  Os sistemas HVAC de edifícios também utilizam trocadores de calor para controlar a temperatura e umidade do ar interno. Além disso, os trocadores de calor de recuperação podem recuperar e reutilizar o calor gerado pelos sistemas de ar condicionado, o que reduzirá o consumo de energia.

• Recuperação de calor residual

  Os trocadores de calor de recuperação podem recuperar calor residual de processos industriais, geração de energia ou combustão. O calor recuperado pode ser usado para outros processos ou para gerar eletricidade, o que aumentará a eficiência do uso de energia.

• Resfriamento e aquecimento de sistemas de refrigeração

  Os sistemas de refrigeração, como câmaras frias e instalações de congelamento, utilizam trocadores de calor para refrigeração e aquecimento. Os sistemas de refrigeração comumente usam trocadores de calor de tubos e cascos e trocadores de calor de placas, etc.

• Aplicações marítimas

  Navios e engenharia marítima também precisam usar trocadores de calor. Eles usam trocadores de calor para transferir calor entre o gás de escape do motor e a água ou refrigerante para o resfriamento do motor, dessalinização de água do mar e outras aplicações marítimas.

• Aplicações de energia renovável

  Energia renovável, como solar térmica, geotérmica e energia de biomassa, também emprega trocadores de calor. Eles transferem energia térmica para outros portadores ou sistemas por meio de trocadores de calor.

• Aplicações agrícolas

  Os trocadores de calor são amplamente utilizados na produção agrícola, como estufas, aquicultura e processamento agrícola. Eles são usados ​​para regulação de temperatura, esterilização e recuperação de calor, o que promove o desenvolvimento sustentável nas indústrias agrícolas.

Como escolher os tipos de trocadores de calor

• Análise de requisitos da indústria:

  Entenda as necessidades específicas de transferência de calor da aplicação industrial. Considere fatores como o tipo de meio, faixa de temperatura, pressão, volume e espaço de instalação.

• Desempenho:

  Eficácia: escolha o tipo certo de trocador de calor com base na necessidade da indústria de transferência de calor eficiente. Preste atenção à sua eficácia e selecione um modelo com maior eficácia para maximizar o uso de energia.

• Materiais e durabilidade:

  Escolha os materiais adequados para o trocador de calor. Certifique-se de que eles podem resistir às condições de operação da indústria, incluindo temperatura, pressão e ambiente corrosivo. Considere a durabilidade e a vida útil do trocador de calor para reduzir os custos de manutenção e substituição.

• Design e compacidade:

  Em algumas aplicações industriais, como espaço de instalação limitado, a estrutura compacta de um trocador de calor pode ocupar menos espaço e ser mais fácil de instalar e integrar em sistemas existentes.

• Análise de custos operacionais:

  Considere os custos operacionais de trocadores de calor, incluindo consumo de energia, manutenção e peças de reposição. Escolha um trocador de calor com baixos custos operacionais e maior retorno do investimento a longo prazo.

Tipos de trocadores de calor FAQ

P1: Qual a diferença entre um trocador de calor de placas e um trocador de calor de placas com junta?

A1: A principal diferença entre os dois é o quadro. Um trocador de calor de placas tem um quadro rígido, enquanto um trocador de placas com junta tem uma junta presa a cada placa. As juntas ajudam a tornar o quadro mais flexível e removível.

P2: Por que se deve usar um trocador de calor?

A2: Os trocadores de calor são usados ​​em aplicações industriais porque economizam energia recuperando calor nos processos. Eles também economizam custos a longo prazo.

P3: Quais são algumas desvantagens dos trocadores de calor?

A3: A maior desvantagem são os custos iniciais. Os trocadores de calor são caros devido aos materiais, design e processos de fabricação. A segunda desvantagem é que eles são propensos à corrosão e exigem manutenção constante.

P4: Para que os trocadores de calor são usados ​​na indústria?

A4: Os trocadores de calor são usados ​​para transferir calor entre dois fluidos e ajudar a recuperar calor residual em processos industriais. Eles são comumente usados ​​em sistemas de caldeiras, sistemas de refrigeração, sistemas HVAC, refinarias, chillers e usinas de energia.