Trocador de calor direto de fábrica

Tipos de trocadores de calor diretos de fábrica

Os trocadores de calor diretos de fábrica são sistemas que transferem calor entre dois ou mais fluidos sem misturá-los. O calor é trocado através de uma parede sólida ou uma superfície de transferência de calor. Os tipos de trocadores de calor são os seguintes:

• Trocadores de calor de casco e tubo: Normalmente, um trocador de calor de casco e tubo consiste em dois fluidos. Um está fluindo através dos tubos, enquanto o outro está fluindo através do casco ao redor dos tubos. Eles são frequentemente agrupados dentro do casco que cria várias faixas paralelas para o fluxo de fluido. Os trocadores de calor de casco e tubo são adequados para áreas de transferência de calor grandes e pequenas. Eles também podem suportar alta pressão. Portanto, eles são frequentemente usados ​​nas indústrias de processamento químico e geração de energia.
• Trocador de calor de tubo duplo: Um trocador de calor de tubo duplo é um trocador de calor simples. Consiste em um tubo dentro de outro. Normalmente, o fluido frio está no tubo interno, enquanto o fluido quente está no tubo externo. Portanto, a transferência de calor ocorrerá entre os dois fluidos. Os trocadores de calor de tubo duplo são adequados para baixa eficiência de transferência de calor e pequenas áreas de transferência de calor.
• Trocadores de calor de placas: Um trocador de calor de placas é um trocador de calor feito de muitas placas finas e onduladas que são unidas para formar um canal. Então, os fluidos passarão pelos canais e trocarão calor. Os trocadores de calor de placas têm uma estrutura compacta e são adequados para grandes áreas de transferência de calor.
• Trocadores de calor ar-refrigerados: Os trocadores de calor ar-refrigerados são equipamentos que transferem calor de fluidos quentes para o ar. Em seguida, resfria os fluidos. Eles têm ventiladores que fazem o ar fluir sobre a superfície de transferência de calor para absorver o calor. Além disso, os trocadores de calor ar-refrigerados são adequados para áreas onde não há fonte de água suficiente para resfriamento.
• Trocadores de calor espiral: Os trocadores de calor espiral consistem em dois fluidos que fluem paralelamente um ao outro. Em seguida, eles são separados por um canal espiral. O canal espiral é geralmente feito de bobinas de placas. O calor será trocado entre os dois fluidos. Os trocadores de calor espiral têm uma estrutura compacta. Eles são adequados para alta eficiência de transferência de calor.
• Trocadores de calor de placas e armação: O trocador de calor de placas e armação consiste em placas suportadas em uma armação. Os fluidos fluirão entre as placas e trocarão calor. Os trocadores de calor de placas e armação têm uma grande área de superfície para transferência de calor. Além disso, eles têm uma estrutura compacta e são adequados para áreas com pouco espaço.

Especificações e manutenção do trocador de calor direto de fábrica

Os trocadores de calor variam em recursos com base em seu tipo, material de construção, meio de trabalho, aplicação, capacidade, temperatura, pressão de projeto, eficiência, sistema de controle e certificação. Além disso, eles exigem manutenção regular para garantir desempenho, confiabilidade e segurança ótimos, além de prolongar sua vida útil.

• O tipo e o material de construção: Os trocadores de calor diretos de fábrica estão disponíveis em diferentes tipos, a saber, ar-ar, ar-água, parede dupla ou outras variantes. Eles também vêm em uma variedade de materiais de construção, como aço inoxidável, aço carbono, cupro-níquel, CS + HDG, PP + fibra de vidro, latão, alumínio, PVC e ligas, entre outros. Esses materiais são resistentes à corrosão e duráveis, capazes de suportar altas temperaturas e pressões.
• Meio de trabalho: Os trocadores de calor são projetados para transferir calor entre dois ou mais fluidos ("meios de trabalho"), que podem ser líquidos, gases ou vapores. Os meios de trabalho comuns incluem água (ou mistura de refrigerante / água), fluidos de hidrocarbonetos, ar, gás natural, vapores e amônia.
• Aplicações: Os trocadores de calor funcionam em muitas indústrias, como processamento químico, geração de energia, petróleo e gás, alimentos e bebidas, HVAC, automotivo, dessalinização e celulose e papel. Eles fornecem soluções para recuperar calor residual, resfriar processos, gerenciar temperaturas de fluidos e aumentar a eficiência energética.
• Sistemas de controle e certificações: Os sistemas de controle e gerenciamento em trocadores de calor incluem quedas de pressão, resistência ao entupimento, fatores de mudança de temperatura, cálculo da transferência de calor e muito mais. Esses trocadores são certificados de acordo com certos padrões, como CE, ISO, ASME e CARF, etc. A qualidade dos trocadores é garantida e eles passam pela certificação de acordo com requisitos específicos.

Dicas de manutenção do trocador de calor:

• Em primeiro lugar, os usuários devem ler o manual do trocador cuidadosamente. Seguir as sugestões de operação é fundamental para uma transferência de calor confiável.
• Inspeções visuais regulares devem ser feitas para detectar sinais de danos, vibrações ou vazamentos detectados no equipamento de transferência de calor após priorizar a segurança humana.
• Um programa de teste para vazamentos, especialmente para sistemas de alta pressão ou críticos, deve ser desenvolvido. Os equipamentos devem ser calibrados adequadamente.
• Garantir que as temperaturas e pressões dos fluidos de operação estejam dentro dos limites prescritos para evitar sobrecarga ou choque térmico.
• Monitore as velocidades do fluido para minimizar o entupimento e a corrosão, mantendo as velocidades recomendadas no trocador de calor.
• A limpeza química ou mecânica, como purga ou hidrojateamento, deve ser feita para remover os depósitos de hidrocarbonetos, carbonato de cálcio e contaminantes proteicos que podem estar presentes na área da superfície de troca de calor e na tubulação perto do trocador de calor.

Cenários de uso de trocadores de calor diretos de fábrica

Os trocadores de calor são componentes populares de vários processos industriais e de fabricação. Sua capacidade de transferir calor sem incorrer em muita perda de energia os torna perfeitos para várias aplicações, que incluem, mas não se limitam a:

• HVAC

  Os trocadores de calor são frequentemente encontrados em sistemas HVAC. Especificamente, o trocador de calor ar-ar serve para recuperar calor do ar de exaustão, pré-aquecendo o ar fresco de entrada. Isso melhora a qualidade do ar interno e o conforto térmico dos edifícios. Além disso, o trocador atinge a eficiência energética reduzindo o consumo de energia dos sistemas de aquecimento e ventilação. Em climas frios, os trocadores de calor ar-líquido são usados ​​no projeto de sistemas HVAC para melhorar a transferência de calor.

• Industrial

  Na paisagem industrial, o trocador de calor de resfriamento de óleo é um componente vital dos sistemas hidráulicos. Ao dissipar o calor do óleo hidráulico durante a operação, ele ajuda a manter a temperatura ideal do óleo, garantindo uma operação estável e eficiente. Além disso, os trocadores de calor são amplamente utilizados na indústria de alimentos e bebidas para processos de pasteurização e esterilização.

• Geração de energia

  Os trocadores de calor desempenham um papel fundamental nas usinas de geração de energia, incluindo usinas de combustíveis fósseis, nucleares e solares. Eles facilitam a transferência de calor dos gases de combustão ou vapor produzidos durante a queima de combustíveis fósseis, o processo de fissão nuclear ou a energia térmica solar para água ou outros fluidos de trabalho, que são posteriormente convertidos em eletricidade por meio de turbinas.

• Recuperação de calor

  Os trocadores de calor são essenciais para recuperar calor residual em várias indústrias. Eles permitem a transferência de calor de fontes de calor residual, como gases de exaustão, para outros processos ou sistemas que precisam de calor. Isso promove a sustentabilidade e reduz o consumo de energia minimizando o uso de fontes de energia primárias.

• Marinha

  Aplicações marítimas também se beneficiam de trocadores de calor. Na construção naval e engenharia offshore, os trocadores de calor são empregados em sistemas de refrigeração e aquecimento, como os encontrados em embarcações marítimas, plataformas offshore e depuradores. Sua excelente resistência à corrosão e durabilidade os tornam adequados para ambientes marinhos rigorosos.

Como escolher trocadores de calor diretos de fábrica

A seleção adequada de trocadores de calor pode resultar em uma redução substancial nos custos operacionais e aumentar o desempenho de um sistema.

• Entenda a aplicação: Isso inclui as características do fluido (composição, temperatura, pressão, viscosidade, corrosividade), desempenho desejado (taxa de transferência de calor, temperaturas de saída, queda de pressão máxima permitida) e condições de operação (faixas de temperatura e pressão, capacidade do sistema).
• Concentre-se nos materiais do trocador: Certifique-se de que as temperaturas e pressões de operação de ambos os fluidos podem suportar o trocador de calor em sua aplicação pretendida. Além disso, considere fatores como resistência à corrosão e entupimento.
• Determine a área de transferência de calor: Use a seguinte fórmula para estimar a área de transferência de calor de um trocador direto de fábrica com base na taxa de transferência de calor desejada, coeficiente geral de transferência de calor e fator de correção de temperatura (se aplicável): AHxU(T1-T2), onde A é a área necessária, U é o coeficiente geral de transferência de calor, T1 é a temperatura do fluido quente e T2 é a temperatura do fluido frio.
• Identifique um design adequado: Considere a dinâmica dos fluidos, a queda de pressão e a facilidade de manutenção no sistema operacional ao selecionar o projeto do trocador de calor. Compile uma análise de custo abrangente que inclua despesas operacionais, custos de manutenção durante toda a vida útil do trocador, custos iniciais e desempenho.
• Preste atenção ao isolamento do trocador: Se o trocador operar em altas temperaturas, concentre-se em selecionar o isolamento adequado para minimizar a perda de calor e proteger o pessoal de queimaduras. O isolamento também pode ajudar a reduzir a perda de energia, melhorar a eficiência do sistema e reduzir os custos operacionais.

FAQ

P1: Qual é a maneira de melhorar a eficiência dos trocadores de calor?

A1: Usar superfícies estendidas é um método comum porque elas aumentam a área da superfície dos trocadores de calor, melhorando sua capacidade de transferência de calor sem aumentar o tamanho geral e aumentar diretamente os custos.

P2: Quais são algumas tendências recentes no projeto de trocadores de calor?

A2: A migração para trocadores de calor compactos, que usam menos energia e espaço, e trocadores de calor ecologicamente corretos que diminuem a pegada de carbono são todas tendências.

P3: Quais tipos de trocadores de calor são considerados industriais?

A3: Placas, casco e tubo, ar-refrigerado, tubo duplo, espiral e trocadores de calor de bloco são todas opções industriais.

P4: Qual é o princípio de funcionamento de um trocador de calor?

A4: Os trocadores de calor aceitam fluidos quentes, liberam calor e se transformam em fluidos frios. O processo inteiro é inverso quando os fluidos frios entram em uma fábrica.