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Um trocador de calor de água gelada é um sistema que transfere calor entre dois fluidos sem misturá-los. Diferentes tipos de trocadores de calor estão disponíveis para sistemas de água gelada.
Trocador de Calor de Casco e Tubos:
O trocador de calor de casco e tubos consiste em feixes de tubos fechados em um casco cilíndrico. A água fria flui pelos tubos, enquanto o fluido quente flui ao redor dos tubos no casco, removendo o calor dos tubos. Essa diferença de temperatura causa transferência de calor entre os dois fluidos. Esse tipo de trocador é fabricado em diferentes tamanhos para acomodar vários usos industriais.
Trocador de Calor Compacto:
Alumínio ou aço galvanizado forma o componente principal do trocador de calor compacto. Ele tem um design de placa de aletas com canais curtos e planos. Alto desempenho térmico e requisitos mínimos de espaço são características típicas dos trocadores de calor compactos.
Trocador de Calor de Placas:
Ele consiste em placas finas empilhadas juntas, com cada placa corrugada para formar canais. A água gelada flui pelos canais e o calor é transferido pelas placas do outro fluido. O trocador de calor de placas é facilmente desmontado e limpo.
Trocador de Calor de Tubo Duplo:
Um trocador de calor de tubo duplo tem dois tubos concêntricos. A água gelada flui pelo tubo interno, enquanto o outro fluido flui pelo tubo externo. Esse trocador de calor é simples de fabricar e operar, mas não tem a eficiência dos modelos de casco e tubos ou de placas.
Trocador de Calor Arrefecido a Ar:
Em um trocador de calor arrefecido a ar, a água em fluxo absorve calor do ar ambiente. A água é circulada pelos tubos usando um ventilador ou soprador. O casco desse trocador de calor é feito de metal revestido ou aço galvanizado para resistir à corrosão por muitos anos.
Projeto:
Designs comuns de trocadores de calor de água incluem trocadores de calor de casco e tubos e trocadores de calor de placas. Os trocadores de calor para sistemas de água gelada geralmente consistem em uma seção de água fria e uma seção de água quente que são separadas por meio de uma série de juntas ou placas.
Capacidade:
O tamanho e a capacidade de refrigeração determinarão quanta água gelada ele pode processar em um determinado tempo.
Material:
Materiais comuns para trocadores de calor incluem cobre, aço inoxidável, alumínio e aço carbono. O aço inoxidável é usado por sua durabilidade e resistência à corrosão.
Faixa de pressão e temperatura:
Os limites de temperatura e pressão indicam a temperatura e a pressão máximas de operação que o trocador pode suportar, garantindo sua integridade estrutural e desempenho.
O trocador de calor de água gelada é o componente central de todo o sistema e deve ser mantido regularmente para garantir que ele esteja totalmente funcional. As rotinas de manutenção a seguir devem ser realizadas de acordo com as instruções do fabricante.
Inspeção visual:
Verifique se há rachaduras ou danos. Certifique-se de que todas as peças estejam intactas e seguras. Verifique também a presença de corrosão, vazamentos ou incrustações. Manchas de água ou umidade ao redor de juntas e vedações também são sinais de vazamento. Qualquer ruído ou calor anormal indica que o trocador de calor não está funcionando corretamente. O refrigerante circulando dentro do sistema não deve fazer nenhum barulho. Também não deve haver calor excessivo.
Limpeza:
Remova quaisquer detritos ou poeira ao redor do trocador de calor. Para trocadores de calor de água de placas, as placas precisam ser limpas periodicamente para remover incrustações e depósitos. A frequência de limpeza dependerá da qualidade da água e das condições de operação. Os trocadores de calor de casco e tubos devem ser limpos externa e internamente para remover depósitos de óleo, fuligem e incrustações.
Alguns cenários de aplicação típicos do trocador de calor de água gelada são os seguintes:
Sistemas HVAC
O trocador de calor de água gelada é usado principalmente em grandes sistemas HVAC.
Ele transfere calor entre água gelada e ar (ou refrigerante), removendo o calor do ar ou água para resfriar um prédio ou cômodo.
Refrigeração industrial
Os trocadores de calor de água gelada podem ser usados para processos de refrigeração industrial, como resfriar máquinas, equipamentos ou produtos.
Eles podem ser integrados a sistemas industriais de água gelada para manter resfriamentos estáveis, como processamento químico, processamento de alimentos e bebidas, fabricação farmacêutica, etc.
Centros de dados
Os trocadores de calor de água gelada são amplamente usados em sistemas de refrigeração de centros de dados para remover o calor gerado por equipamentos de TI.
Tipicamente, a água é usada como meio de resfriamento primeiro.
Então, o calor é transferido para a água gelada através do trocador de calor, e a água gelada absorve o calor para resfriar o centro de dados.
Refrigeração
Os trocadores de calor de água gelada também desempenham um papel crucial em sistemas de refrigeração.
Eles ajudam a transferir o calor da água gelada para outros meios de refrigeração (como Freon), produzindo assim um efeito de refrigeração.
Isso ajuda a manter baixas temperaturas em câmaras frias e geladeiras.
Processamento de alimentos
Os trocadores de calor de água gelada podem ser usados em indústrias de processamento e preservação de alimentos.
Eles ajudam a resfriar rapidamente os alimentos durante o processamento e a preservação para manter a qualidade e a segurança dos alimentos.
Hotéis e hospitais
Os trocadores de calor de água gelada são amplamente usados nas indústrias hoteleira e hospitalar para ar condicionado e refrigeração.
Eles garantem um ambiente de vida e visita confortável e atendem às demandas específicas de refrigeração desses locais.
Ao escolher um trocador de calor de água gelada, vários fatores precisam ser considerados para selecionar um trocador de calor que atenda aos requisitos da aplicação:
Capacidade e dimensionamento:
É importante determinar a capacidade de transferência de calor necessária calculando a carga térmica com base nas temperaturas de entrada/saída, taxas de fluxo e propriedades do fluido. As taxas de fluxo volumétrico da água gelada e do fluido a ser resfriado devem ser consideradas para garantir que o trocador esteja adequadamente dimensionado para evitar quedas de pressão excessivas.
Classificações de temperatura e pressão:
Verifique se as classificações de temperatura e pressão do trocador são compatíveis com as condições de operação para garantir a integridade estrutural e evitar vazamentos
Seleção de material:
Considere a construção dos materiais sobre as tendências de corrosão, incrustação e formação de incrustações do fluido, bem como as propriedades térmicas, mecânicas e químicas do fluido. Escolha materiais que proporcionem desempenho e durabilidade ideais.
Configuração do projeto:
Avalie as opções de projeto, como placas e quadros, casco e tubos, arrefecido a ar e água, com base em restrições de espaço, requisitos de instalação e caminhos de fluxo de ar ou água. Certifique-se de que o projeto selecionado permita acessibilidade suficiente para manutenção e limpeza.
Ambiente de operação:
Considere o ambiente de instalação, como locais internos ou externos, umidade, extremos de temperatura e potencial exposição a produtos químicos agressivos ou poluentes. Escolha trocadores projetados para uso em condições ambientais específicas para garantir desempenho confiável.
Eficiência e desempenho:
Revise o desempenho térmico, a queda de pressão e os coeficientes gerais de transferência de calor dos modelos de trocadores potenciais. Compare a eficiência de diferentes projetos e selecione modelos que forneçam o desempenho necessário com a eficiência de energia ideal.
Prevenção de vazamentos e manutenção:
Considere recursos de prevenção de vazamentos, como configurações de tubo duplo ou tubos de barreira entre os lados primário e secundário. Escolha trocadores que sejam fáceis de acessar e limpar, com procedimentos de manutenção bem definidos e suporte técnico disponível.
Custo e análise do ciclo de vida:
Equilibre o custo de capital, os custos de energia operacional, as despesas de manutenção e a vida útil esperada do trocador. Execute uma análise de custo do ciclo de vida para selecionar trocadores que forneçam um bom equilíbrio entre o investimento inicial e os custos operacionais de longo prazo.
P1: Qual é o objetivo do trocador de calor de água gelada?
A1: O principal objetivo de um trocador de calor de água gelada é transferir calor de um fluido para outro.
P2: Quais são os tamanhos de chillers de água existentes?
A2: Existem dois tamanhos principais de chillers de água, o tamanho grande da planta central e o tamanho pequeno, mais convencional. Normalmente, o tamanho pequeno criará 30-500 toneladas de refrigeração, enquanto as plantas maiores podem atingir 5.000+ toneladas de refrigeração.
P3: Qual é o processo de um trocador de água?
A3: A transferência de calor em um trocador de calor de água gelada geralmente ocorre em quatro etapas: o fluido nas duas correntes transfere calor. Então, à medida que o calor é absorvido, a temperatura da água gelada aumenta, enquanto a temperatura do outro fluido diminui. Depois que a transferência de calor é concluída, ambos os fluidos eventualmente fluem para fora do trocador em temperaturas diferentes.
P4: Qual tipo de trocador de calor é o mais eficiente?
A4: Os trocadores de calor de contrafluxo são geralmente os tipos mais eficientes. Sua configuração permite que os dois fluidos fluam em direções opostas, o que mantém uma diferença de temperatura ao longo de todo o comprimento do trocador de calor. Isso permite uma transferência de calor mais eficaz.
