Um guia para iniciantes em trocadores de calor

O que é um trocador de calor? O termo “trocadores de calor” significa pouco para muitas pessoas, a menos que você esteja no ramo de HVAC, aquecimento ou resfriamento de processos ou outras aplicações industriais. No entanto, qualquer que seja o seu conhecimento sobre trocadores de calor, uma coisa é sempre verdade:

Manter as temperaturas operacionais de ambientes de escritório ou fluidos industriais é vital tanto para o conforto quanto para a fabricação.

Muitas empresas exigem condições ambientais específicas para o trabalho que realizam, outras precisam manter temperaturas de fluidos para fabricação e produção baseadas em processos. É aqui que entram os trocadores de calor e sua capacidade de resfriar ou aquecer salas ou sistemas de processamento conforme necessário para manter as condições ambientais e a eficiência operacional.

O equipamento de transferência de calor pode desempenhar diversas funções essenciais tanto no aquecimento quanto no resfriamento. Às vezes, esses sistemas podem capturar calor e direcioná-lo para outro lugar, como o ar externo para descartá-lo ou para outras aplicações necessárias para aumentar a eficiência e economizar dinheiro. Outros trocadores de calor mantêm máquinas ou produtos químicos usados ​​no processamento em temperaturas operacionais seguras.

É vital que os gerentes de operações prediais, fábricas e instalações compreendam os diferentes tipos de trocadores de calor disponíveis para suas necessidades, para ajudá-los a selecionar o sistema certo para sua aplicação. É igualmente importante compreender como mantê-lo adequadamente para garantir a máxima vida útil e eficiência.

O que é um trocador de calor?

Os trocadores de calor transferem energia térmica de um meio para outro (líquido, vapor ou gás).

Existem dois tipos principais de trocadores de calor:

Um dos cenários mais comuns em instalações e operações de processamento são situações que requerem aquecimento ou resfriamento. Os trocadores de calor são comumente usados ​​em refrigeração, ar condicionado, usinas de energia, sistemas de processamento químico, fabricação, unidades de recuperação de calor residual e aplicações de processamento de alimentos.

Como funcionam os trocadores de calor?

Os trocadores de calor contam com o princípio de equalização para transferir calor entre meios e fluidos. A transferência de calor ocorre quando:

Que tipos de trocadores de calor existem?

Muitas tecnologias podem remover o calor dos materiais. No entanto, ao se referir a “trocadores de calor”, a maioria das pessoas os equipara a uma de duas categorias.

Qual é a diferença entre um trocador de calor de casco e tubos e um trocador de calor de placas e estrutura?

Um trocador de calor casco e tubo permite que dois fluidos de trabalho troquem calor por meio do contato térmico entre tubos alojados dentro de um casco cilíndrico. As temperaturas do fluido dentro do casco e do tubo são diferentes; esta diferença de temperatura impulsiona a troca de temperatura.

Alguns exemplos simples de trocadores de calor de casco e tubo incluem caldeiras, que aquecem água por meio de tubos que contêm materiais queimados. Outro inclui um resfriador que usa refrigerante resfriado para transferir calor da água para resfriá-la para uso em HVAC ou aplicações de resfriamento de processo.

Por outro lado, um trocador de calor de placa e estrutura utiliza uma série de placas corrugadas montadas entre uma estrutura e placas de pressão para reter a pressão e transferir calor. O fluido quente flui em uma direção através de câmaras alternadas, enquanto o fluido frio flui através de outras câmaras alternadas. A transferência de calor ocorre à medida que os fluidos quentes e frios se movem através dessas câmaras.

Embora ambos os tipos estejam prontamente disponíveis, centraremos nossa discussão nos trocadores de calor de placa e estrutura, já que eles estão entre os trocadores de calor mais comuns em uso atualmente.

Os trocadores de calor de placa e estrutura realizam a troca líquido-líquido em pressões baixas a médias. Outra opção é um trocador de calor de placa e estrutura sem gaxeta, que opera com segurança em altas temperaturas e pressões.

Os trocadores de calor de placa e estrutura realizam a troca de calor e resistem à incrustação por meio de um projeto que compreende placas corrugadas em uma estrutura. Os fluidos viajam dentro do trocador de calor enquanto o fluido quente flui para baixo em uma placa e o fluido frio flui para cima na outra placa.