Trocador de calor multipasso

Tipos de trocadores de calor multipassagem

Um trocador de calor multipassagem é um aparelho para transferir calor entre dois ou mais fluidos com múltiplas passagens das correntes de fluido através do trocador. Os fluidos em um trocador de calor multipassagem podem ser gases ou líquidos, e podem estar mudando de estado (ou seja, passando por uma mudança de fase, como ebulição ou condensação) ou não. Em configurações, tanto o número de correntes quanto o arranjo de fluxo paralelo versus contrafluxo podem ser modificados. Um sistema comum consiste em dois fluidos, um quente e um frio, fluindo em direções opostas através do trocador.

A seguir, estão alguns tipos de modelos de trocadores de calor multipassagem:

• Trocadores de calor de tubo duplo

  Trocadores de calor de tubo duplo consistem em um tubo dentro de outro, com os dois fluidos circulando em cada um dos tubos. Em um trocador de calor multipassagem de tubo duplo, o fluido A fluiria através do tubo externo enquanto o fluido B passaria pelo tubo interno (e vice-versa em uma configuração reversa). Normalmente utilizados para a transferência de calor entre dois líquidos, os trocadores de calor de tubo duplo também podem lidar com um líquido e um gás.

• Trocadores de calor de casco e tubo

  Trocadores de calor de casco e tubo consistem em cascos arredondados e numerosos tubos selados. O conjunto consiste em uma placa de tubo fixa, um único casco com tampas de extremidade em cada lado e uma cabeça flutuante com defletores. O calor é trocado entre o fluido nos tubos e o que está no casco. Geralmente, um trocador de calor de casco e tubo possui dois fluidos movendo-se em uma direção antes de serem separados por defletores. Os defletores fazem com que o fluido vire e flua de volta pelos mesmos canais, criando um trocador de calor de contrafluxo que aumenta a transferência de calor através do sistema. Os trocadores de calor de casco e tubo são amplamente utilizados na indústria devido à sua robustez e escalabilidade.

• Trocadores de calor em espiral

  Os trocadores de calor em espiral têm dois fluidos que giram em torno um do outro, criando algo como uma dupla hélice. O calor é trocado quando um fluido esfria e o outro aquece. Os trocadores de calor em espiral aproveitam a força centrífuga para espalhar um dos fluidos, aumentando a transferência de calor.

• Trocador de calor de placas

  Em um trocador de calor de placas, os dois fluidos são colocados nas placas em um padrão de contrafluxo. Os fluidos são separados um do outro por paredes finas, de modo que o calor é trocado entre eles. O calor é trocado principalmente através das placas e secundariamente através das juntas que separam as placas, que também mantêm os fluidos no lugar. Se a corrosão, vazamentos ou outros problemas forem motivo de preocupação, trocadores de placas soldadas (em vez de aquelas com juntas) podem ser usados para manter as placas juntas. Os trocadores de calor de placas são comumente usados porque sua compacidade e eficiência oferecem maior área de transferência de calor por unidade de volume do que os trocadores tubulares.

Especificação e manutenção de trocadores de calor multipassagem

A especificação de um trocador de calor multipassagem variará dependendo da aplicação industrial, do ambiente operacional e dos fluidos a serem trocados. No entanto, aqui estão algumas especificações padrão que os fabricantes fornecem para trocadores de calor multipassagem.

• Material: Os trocadores de calor multipassagem são geralmente feitos de materiais com alta condutividade térmica e resistência à corrosão. Materiais comuns incluem aço carbono, aço inoxidável, ligas cuprosas, etc., entre as quais as ligas cuprosas são usadas principalmente em trocadores de calor de placas soldadas multipassagem.
• Rosca: A rosca do trocador de calor multipassagem refere-se ao tipo e tamanho da rosca usada em sua porta de conexão. Tipos comuns incluem roscas NPT e roscas BSP. O tamanho da rosca afeta a conexão entre o trocador de calor e o tubo. Geralmente é maior ou igual a uma rosca de 2 polegadas para acomodar os requisitos de fluxo de fluido de sistemas de múltiplos circuitos.
• Tipo de Conexão: Os tipos de conexão dos trocadores de calor multipassagem incluem conexões flangeadas, conexões rosqueadas e conexões soldadas, que afetam a compatibilidade do trocador de calor com diferentes sistemas de tubulação.
• Temperatura & Pressão de Operação: As classificações de temperatura e pressão indicam a capacidade do trocador de calor multipassagem de suportar diferentes temperaturas e pressões. Por exemplo, os trocadores de calor de tubo multipassagem de aço podem funcionar a temperaturas de até 450 graus Celsius e pressões de até 30 MPa. O aço inoxidável pode suportar até 50 MPa, enquanto o latão atinge até 31 MPa.
• Dimensão: As dimensões do trocador de calor multipassagem incluem comprimento, largura, altura, etc. Elas geralmente dependem da aplicação industrial e da capacidade de troca de calor necessária.

O desempenho de um trocador de calor multipassagem, como transferência de calor, queda de pressão e taxa de vazamento, deve ser testado de acordo com os padrões relevantes. Inspecione o corpo quanto a rachaduras, corrosão e outros danos mecânicos. Verifique se as partes de conexão estão soltas, se os anéis de vedação estão deformados ou danificados e se há algum vazamento na rosca. Além disso, realize um teste de pressão hidráulica no trocador de calor de tubo multipassagem para garantir que os vasos de pressão de aço sejam sólidos e inspecione as placas de válvula do trocador de calor de placas multipassagem para verificar se há algum vazamento único ou múltiplo entre as placas. Seria útil se você também realizasse testes de desempenho funcional de acordo com a aplicação do trocador de calor multipassagem, ambiente operacional e tipo de fluido circulante, entre outros.

Cenários de trocadores de calor multipassagem

Os trocadores de calor multipassagem possuem muitas aplicações industriais, algumas das quais estão listadas abaixo.

• Refinarias de petróleo

  As refinarias de petróleo usam trocadores de calor multipassagem para o processo de destilação e recuperação de calor. Com o sistema multipassagem, as refinarias podem otimizar a transferência de calor e obter controle de temperatura eficiente. Isso melhora a qualidade do produto e a lucratividade, otimizando o processo de fabricação.

• Usinas de geração de energia

  As usinas de geração de energia usam trocadores de calor multipassagem para otimizar a recuperação de calor dos gases de combustão e do vapor. Seus usos incluem trocadores de calor de gás para vapor, sistemas de refrigeração e condensadores para sistemas de vapor. Os trocadores de calor multipassagem aumentam a eficiência geral da planta recuperando calor dos gases de exaustão e transferindo-o para os fluidos de trabalho.

• Produção química

  No processo de produção química, os trocadores de calor multipassagem realizam o controle de temperatura, a recuperação de calor e o resfriamento. Eles ajudam a regular as temperaturas de reação, facilitar a condensação e promover a evaporação. O projeto multipassagem maximiza a área de superfície de transferência de calor para gerenciamento térmico eficiente em processos químicos.

• Fabricação farmacêutica

  A fabricação farmacêutica utiliza trocadores de calor multipassagem para esterilização, resfriamento de produtos e pasteurização. Os trocadores ajudam a manter as temperaturas precisas necessárias para esterilizar fluidos e obter resfriamento seguro dos produtos. Eles também garantem transferência de calor consistente durante a pasteurização para atender aos rigorosos padrões de qualidade.

• Processamento de alimentos

  O processamento de alimentos utiliza trocadores de calor multipassagem para pasteurização, homogeneização e ajuste de temperatura. Os trocadores ajudam a garantir o aquecimento e resfriamento adequados dos produtos alimentícios. Isso preserva a qualidade e segurança dos produtos finais de acordo com os regulamentos exigidos.

• Processamento de plásticos e metais

  O processamento de metais, como a fundição e o tratamento térmico de metais, utiliza trocadores de calor multipassagem para regulação de temperatura e recuperação de calor residual. Eles ajudam a manter as temperaturas ótimas em fornos, fornos e reatores. O processamento de plásticos, como extrusão e moldagem, também utiliza trocadores de calor multipassagem para fusão e conformação de materiais.

Como escolher um trocador de calor multipassagem

Antes de procurar fornecedores ou catálogos, é muito importante entender as necessidades da aplicação. Coisas importantes como a situação de fluxo, a temperatura e pressão de trabalho e quais fluidos estão envolvidos devem ser conhecidas. Equipado com o conhecimento dos requisitos, pode-se usar as seguintes dicas para selecionar o trocador de calor multipassagem ideal para um sistema.

• Capacidade e Tamanho: Considere o espaço de instalação e a capacidade dos sistemas para garantir que o trocador de calor multipassagem selecionado se encaixa e fornece o volume de transferência de calor necessário.
• Material de Construção: Selecione o material certo após considerar os meios operacionais, temperatura, pressão e fatores ambientais. Certifique-se de que não haja reações adversas entre o trocador e o fluido.
• Condições de Operação: Certifique-se de que o trocador de calor multipassagem selecionado possa suportar a pressão e temperatura de operação. Além disso, a eficiência térmica corresponde aos requisitos dos sistemas.
• Forma de Conexão: Certifique-se de que o tipo de conexão e a posição do trocador de calor correspondam aos do sistema para evitar problemas de conexão ou vazamento.
• Manutenção e Limpeza: Selecione trocadores de calor que sejam fáceis de manter e limpar. Além disso, certifique-se de que a acessibilidade para manutenção seja suficiente para as tarefas de manutenção planejadas.
• Qualidade e Confiabilidade: Escolha trocadores de fornecedores e fabricantes confiáveis. Verifique sua qualidade, confiabilidade e registros de desempenho. É melhor escolher trocadores de calor multipassagem que atendam aos padrões e certificações relevantes.

Perguntas e respostas sobre trocadores de calor multipassagem

P: Qual a diferença entre um trocador de calor multipassagem e um trocador de calor de passagem única?

R: A principal diferença entre um trocador de calor de passagem única e um multipassagem é o arranjo de fluxo. Em um trocador de calor de passagem única, ambos os fluidos fluem uma vez em um único circuito, o que pode resultar em baixa eficiência de transferência de calor. Por outro lado, um trocador de calor multipassagem permite que os dois fluidos fluam várias vezes através do trocador, melhorando a eficiência da transferência de calor.

P: Quais são algumas vantagens dos trocadores de calor multipassagem?

R: Os trocadores de calor multipassagem oferecem um design mais compacto devido aos caminhos de fluxo mais curtos, que requerem menores volumes de fluidos para atingir as temperaturas desejadas. Além disso, os trocadores de calor multipassagem exibem maiores coeficientes de transferência de calor e menor consumo de energia. Por fim, os trocadores de calor multipassagem são mais fáceis de manter e limpar, reduzindo os custos de manutenção e aumentando a disponibilidade dos equipamentos.

P: Quais são os tipos mais comuns de trocadores de calor multipassagem?

R: Os tipos mais comuns de trocadores de calor multipassagem são os trocadores de calor de casco e tubo multipassagem, os trocadores de calor de placas e os trocadores de calor de tubo duplo.

P: Como funciona um trocador de calor de casco e tubo multipassagem?

R: Em trocadores de calor de casco e tubo multipassagem, um fluido flui através dos tubos, enquanto o outro fluido flui pela parte externa dos tubos dentro do casco. Os arranjos de defletores criam múltiplas seções ou passagens dentro do casco. Essa organização permite que ambos os fluidos fluam várias vezes, facilitando o processo de transferência de calor.