Tamanho do trocador de calor

Tipos de Tamanhos de Trocadores de Calor

O tamanho dos trocadores de calor é descrito pela quantidade de área de superfície disponível para a transferência de calor. As unidades típicas são metros quadrados ou pés quadrados. A área de superfície determina a quantidade de calor que pode ser transferida em um modelo específico de trocador de calor. O coeficiente de transferência de calor expressa a eficácia da transferência de calor entre os dois fluidos que fluem através da máquina. O coeficiente varia entre os diferentes tipos de trocadores de calor.

Alguns exemplos de como a área de superfície e os coeficientes afetam o desempenho são:

• Um trocador de calor de placas planas pesando 120 kg pode ter uma área de superfície de 45 metros quadrados.
• Um trocador de calor de tubo com aletas de alumínio também pesa cerca de 120 kg. Ele tem uma área de superfície menor de 35 metros quadrados. Este trocador de calor funcionará melhor que o de placas planas se seu coeficiente de transferência for melhor.
• Um trocador de calor de casco e tubo é muito maior, pesando 2400 kg com uma área de superfície de 270 metros quadrados. Devido à sua grande área de superfície, ele é usado em grandes locais industriais.

O tamanho do trocador de calor é determinado principalmente pelas necessidades do usuário final. O importante a notar é que, como a área de superfície e os coeficientes de transferência de calor são diferentes para cada tipo de trocador de calor, unidades mais compactas podem ser fabricadas para atender às necessidades dos usuários na indústria. Unidades menores serão mais fáceis de instalar e podem servir ao mesmo propósito que trocadores de calor maiores se os coeficientes forem melhores.

Especificações e manutenção dos tamanhos dos trocadores de calor

Especificações

• Pressão

  Diferentes trocadores de calor de água operam sob pressões diferentes. Trocadores de calor a vácuo funcionam sob 0,5 bar porque a maioria dos processos utiliza vácuo. Por outro lado, trocadores de calor compactos e de placas são padrão de 25 bar. As barnumbers são usuais para caldeiras compactas, de placas e tradicionais.

• Materiais

  Os trocadores de calor utilizam vários materiais. O aço inoxidável é comum nos trocadores de calor de grau alimentício. Latão e níquel são bons para trocas de calor de baixa pressão e em pequena escala. O aço carbono é bom onde o oxigênio não está presente. O cobre é típico onde a bacteriostase é crucial. O alumínio é normal em radiadores.

• Tamanhos

  Os trocadores de calor pequenos têm de 0,5 m2 a 5 m2 de área de superfície. Os trocadores de calor compactos têm de 10 m2 a 20 m2 de área de superfície. Os trocadores de calor considerados maiores não são tecnicamente compactos ou pequenos. As transferências de calor de poço artesiano usam superfícies de 30 m2 ou mais. As caldeiras industriais usam superfícies de 80 m2 a 100 m2.

• Calor

  A capacidade térmica é a capacidade do trocador de calor de transferir calor. U é o coeficiente global de transferência de calor, e A é a área de superfície. CP é o calor específico do fluido, e Q é a transferência de calor por unidade de tempo. A fórmula é U = Q/A = (m)(CP)A. A área de superfície pode ser a área de cada tubo ou das placas.

Manutenção

• Purga de Ar

  O ar no trocador de calor de água deve ser purgado. Localize o ponto mais alto e as válvulas do radiador. Use uma chave de radiador para girar o topo da válvula. O ar escapará e fará um chiado. Deixe-o escapar até que a água comece a sair, então feche-o. Repita para todas as válvulas do trocador de calor.

• Bomba de Circulação

  Verifique se as bombas de circulação estão funcionando para mover a água nos trocadores de calor. Abra todas as válvulas para ver se estão funcionando. Se alguma não estiver funcionando, a bomba pode precisar ser substituída.

• Limpeza de Detritos

  A limpeza de detritos é essencial para uma troca de calor ideal. Drene o sistema após realizar mais de cinco transferências. Use um limpador de trocador de calor para neutralizar os detritos.

• Inspecione todos os componentes do sistema

  Inspecione os componentes conectados ao trocador de calor e substitua as peças que forem necessárias. Verifique o isolamento para ver se há alguma falta. Procure por fixadores necessários para fixar as bombas de fluido e o trocador de calor. Procure por desgaste e necessidade de lubrificação de fluidos e partes móveis.

Cenários de tamanho do trocador de calor

• Indústria petroquímica

  Trocadores de calor com tamanhos adequados são essenciais para alcançar a eficiência ideal em reações químicas, separação de produtos e processamento de combustível. O uso de tamanhos correspondentes de trocadores de calor pode ajudar a otimizar a taxa de recuperação de condensado no refino de petróleo, promover a eficiência de transferência de calor em reatores químicos e melhorar o desempenho da transferência de calor no processamento de petróleo.

• Indústria farmacêutica

  A produção farmacêutica exige controle rigoroso da temperatura e da pressão. Esses requisitos também são relevantes para trocadores de calor. Trocadores de calor com tamanhos que não correspondem às necessidades de produção podem levar a aquecimento insuficiente ou excessivo, resultando em produtos defeituosos ou interrupções na produção. O uso dos tamanhos adequados de trocadores de calor na fabricação farmacêutica ajuda a garantir a qualidade e a estabilidade dos medicamentos.

• Indústria de alimentos e bebidas

  Trocadores de calor com tamanhos adequados podem ajudar a controlar a temperatura e o tempo dos produtos durante a pasteurização e esterilização para garantir a segurança alimentar e a vida útil. Trocadores de calor com tamanhos adequados também podem ajudar a obter recuperação eficiente de calor no processamento de alimentos e na produção de bebidas, reduzir o consumo de energia e melhorar o desenvolvimento sustentável.

• Papel e celulose

  Trocadores de calor de tamanhos apropriados são usados em processos como polpação, branqueamento e secagem. A eficiência da transferência de calor, o consumo de energia e a capacidade de produção estão intimamente relacionados aos tamanhos desses trocadores de calor. O dimensionamento adequado garante que o calor seja usado de forma otimizada, reduzindo o desperdício de energia e aprimorando a qualidade dos produtos de papel acabados.

• Plásticos e borracha

  A produção de plástico e borracha envolve vários processos, incluindo polimerização, extrusão e moldagem. Trocadores de calor de tamanhos adequados são essenciais para controlar as temperaturas de reação e as taxas de resfriamento para garantir a qualidade e a consistência do produto.

• Mineração e metalurgia

  Processos como a fundição de minerais, separação e purificação na mineração e metalurgia dependem da transferência de calor por trocadores de calor de tamanhos adequados. Esses tamanhos controlam as temperaturas de reação, a umidade e as taxas de transferência de calor, influenciando a eficiência e o rendimento da recuperação de metais.

• Indústria têxtil

  Trocadores de calor com tamanhos adequados são usados nos processos de tingimento, acabamento e secagem na produção têxtil. Controles como recuperação de umidade, temperatura e transferência de calor ajudam a garantir a qualidade e a solidez da cor dos produtos têxteis.

• HVAC e refrigeração

  Trocadores de calor com tamanhos adequados são essenciais para a eficiência e o desempenho de sistemas de ar condicionado, aquecimento e refrigeração. O uso de tamanhos adequados pode ajudar a obter transferência de calor eficaz, redução do consumo de energia e soluções de resfriamento ecologicamente corretas.

• Automotivo e transporte

  Trocadores de calor de tamanhos adequados são usados em motores de veículos, radiadores, intercoolers e condensadores para controlar a temperatura do motor, melhorar a eficiência do combustível e reduzir as emissões. O uso de tamanhos adequados pode garantir a confiabilidade e o desempenho dos veículos.

Como escolher os tamanhos dos trocadores de calor

As seguintes dicas ajudarão os compradores de negócios de trocadores de calor a selecionar o tamanho adequado para suas aplicações industriais.

• Entenda a demanda atual de transferência de calor

  As plantas industriais devem começar analisando suas necessidades atuais de fluxo e temperatura. Conhecer o volume e a temperatura dos fluidos que precisam ser aquecidos ou resfriados fornecerá insights sobre os tamanhos que podem atender à demanda.

• Obtenha o coeficiente de transferência de calor

  Cada processo industrial tem sua maneira única de trocar calor. Alguns sistemas usam metais com grandes coeficientes de transferência de calor. Investigue os métodos de transferência de calor e os materiais em uso para descobrir quais funcionam melhor. Isso ajudará a restringir a escolha dos tamanhos dos trocadores de calor.

• Procure orientação especializada em layout e design

  Consulte empresas de projeto de trocadores de calor e peça orientação sobre o melhor layout para trocadores de calor na planta. Projetos como contato direto ou contrafluxo determinam o número de unidades e os tamanhos necessários para atingir a transferência de calor ideal.

• Considere a disponibilidade de espaço

  A área de terreno utilizada pelas plantas industriais limita o espaço disponível para máquinas e equipamentos grandes. Essa consideração pode exigir a compra de unidades menores que sejam compactas ou projetos modulares que sejam empilháveis. Alguns fabricantes de trocadores de calor têm unidades com pegadas pequenas. Isso facilitará a inclusão deles na planta industrial.

• Avalie todas as opções de energia

  Os sistemas de recuperação de energia usam o calor que teria sido desperdiçado para aquecer ou resfriar outras partes do processo industrial. Este sistema pode reduzir a necessidade de tamanhos adicionais de trocadores de calor porque utiliza o calor existente. Uma análise completa de todo o processo industrial pode apontar para oportunidades de recuperação de energia.

• Incorpore as necessidades futuras de dimensionamento

  Ao procurar trocadores de calor industriais, considere as unidades que oferecem escalabilidade. Trocadores de calor modulares compactos permitem que as empresas instalem trocadores de calor pequenos agora, com a opção de adicionar mais unidades no futuro para atender à demanda crescente.

• Análise de custos de vários modelos

  Avalie os custos de diferentes modelos de trocadores de calor. Os modelos compactos podem ter custos iniciais mais altos, mas sua eficiência reduzirá as despesas operacionais. Realize uma avaliação completa do ciclo de vida de cada modelo para fazer uma seleção com base nas implicações de custo total e no desempenho de longo prazo.

Tamanho do Trocador de Calor Perguntas e Respostas

P1. Quais fatores impactam o tamanho do trocador de calor de um trocador de calor?

R1. Existem muitos fatores que afetam os tamanhos dos trocadores de calor. As propriedades e a pressão dos fluidos são dois fatores críticos. Outros fatores como a variação de temperatura desejada, a área de superfície disponível, o orçamento para material e instalação e os padrões específicos da indústria também afetam o dimensionamento do trocador de calor.

P2. Existe um gráfico de tamanho padrão para trocadores de calor?

R2. Sim, existem tabelas de tamanho para alguns tipos de trocadores de calor. Eles fornecem um guia geral para encontrar os tamanhos dos trocadores de calor para corresponder a certas aplicações. Mas essas tabelas não substituem a análise especializada. O desempenho do trocador de calor depende mais do arranjo do fluxo, da configuração e do projeto do que das dimensões sozinhas.

P3. Um trocador de calor de tamanho excessivo pode ser ajustado?

R3. Sim, é possível ajustar trocadores de calor de tamanho excessivo - mas pode ser mais econômico substituí-los. Se o trocador de calor for muito pequeno, ele não pode ser ajustado ou modificado para ser maior. Unidades de tamanho excessivo podem ter custos operacionais e de manutenção mais altos porque serão menos eficientes e mais difíceis de manobrar.

P4. Quais são os maiores desafios no dimensionamento personalizado de trocadores de calor?

R4. Equilibrar o custo e o desempenho é o maior desafio no dimensionamento personalizado de trocadores de calor. Um trocador de calor pequeno pode melhorar a eficiência e reduzir os custos, mas não fornecerá a durabilidade de longo prazo necessária em algumas aplicações críticas. Por outro lado, projetar um trocador de calor industrial grande para uso comercial típico certamente aumentará os custos consideravelmente.