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Um trocador de calor de água de refrigeração é um dispositivo que transfere calor de um fluido quente para um fluido frio com o objetivo de resfriar o primeiro fluido. Os principais tipos de trocadores de calor de refrigeração incluem o trocador de calor de casco e tubo, o trocador de calor de arrefecimento a ar, o trocador de calor de placas, o trocador de calor espiral e o trocador de calor de tubo duplo.
Trocador de calor de casco e tubo
O trocador de calor de casco e tubo consiste em um casco, um feixe de tubos e uma chapa de tubos. É um tipo popular de trocador de calor de água de refrigeração usado em uma variedade de indústrias. O fluido quente flui dentro dos tubos, enquanto o fluido frio flui através dos tubos. Os fluidos fluem em direções opostas um em relação ao outro. Isso às vezes é chamado de trocadores de calor de contrafluxo. Os materiais dos tubos são comumente aço carbono, cobre e aço inoxidável. Tubos espaçados próximos maximizam as áreas de superfície para remoção eficiente de calor.
Trocador de calor refrigerado a ar
Um trocador de calor refrigerado a ar não requer nenhuma água para que o resfriamento ocorra. O calor do fluido quente é transferido para o ar. Grandes ventiladores podem ser usados para aumentar a quantidade de ar fluindo através do trocador de calor para que a transferência de calor seja melhorada. Uma vantagem de um trocador de calor refrigerado a ar é que a água não é necessária enquanto houver ar ambiente.
Trocador de calor de placas
O trocador de calor de placas compreende canais de placas finas. As placas são finas, mas robustas o suficiente para transportar fluidos com pressões diferentes. O fluido é primeiro bombeado entre duas placas. Em seguida, uma terceira placa é inserida entre as duas placas existentes. Isso proporciona uma transferência de calor altamente eficiente. O projeto é usado onde o espaço é um prêmio.
Trocador de calor espiral
Em um trocador de calor espiral, dois fluidos são feitos para espiralar um em torno do outro em espirais concêntricas. Uma grande vantagem da configuração espiral é que ela requer uma pequena quantidade de espaço. Além disso, a mistura eficaz ocorre nas passagens espirais, tornando possível o uso de coeficientes de transferência de calor baixos. O trocador de calor espiral funciona bem em aplicações onde há pressões baixas a moderadas e onde pode haver preocupações com incrustações.
Trocador de calor de tubo duplo
O trocador de calor de tubo duplo, como o nome sugere, possui dois tubos. Um tubo menor é colocado dentro de um tubo externo maior. O fluido quente flui dentro do tubo interno, enquanto o fluido frio se move no espaço anular ou tubo externo. A disposição de tubo duplo é simples e barata. No entanto, é limitado a aplicações onde a transferência de calor não é muito alta e as diferenças de temperatura não são extremas.
A eficiência e a produtividade de uma indústria podem ser impactadas pela maneira como um trocador de calor de água de refrigeração é mantido. As serpentinas devem ser examinadas uma vez por mês para verificar se há vazamentos internos ou sinais de corrosão que podem permitir a entrada de contaminantes na água gelada.
A composição química da água também deve ser testada mensalmente. Não deve incluir nada que possa se tornar um nutriente e alimentar algas ou bactérias ou qualquer coisa que possa causar incrustações. Se os níveis de pH, alcalinidade ou TDS estiverem fora de controle, uma análise da água deve ser feita e um especialista em tratamento de água deve ser chamado para fornecer orientação para que o HX permaneça livre de incrustações.
Uma vez por ano, as serpentinas devem ser limpas usando uma solução de ácido fraco. Antes de iniciar a limpeza, a bomba de circulação e a válvula de água de refrigeração devem ser desligadas e a solução ácida deve ser circulada nas serpentinas de refrigeração. A água deve ser circulada por pelo menos duas horas. Em seguida, um agente neutralizante deve ser usado para neutralizar o ácido antes de drená-lo do sistema. Esse tipo de limpeza pode eliminar qualquer incrustação ou incrustação que possa ter se acumulado no sistema ao longo do ano.
Os trocadores de calor devem ser inspecionados periodicamente para garantir que não haja sinais de corrosão ou vazamentos. Os trocadores de calor de água e ar devem ser inspecionados em busca de sinais de corrosão e vazamentos externos ou internos, especialmente ao redor de áreas soldadas, juntas e cabeçotes. O uso de um inibidor de corrosão e a purga do sistema com nitrogênio quando não estiver em uso podem prevenir a corrosão. Os trocadores de calor também devem ser limpos periodicamente usando biocidas e desincrustantes para evitar incrustações que desperdiçam energia.
Peças de desgaste, como juntas e bombas, devem ser substituídas anualmente para garantir que todo o sistema funcione como deveria e para evitar que elementos críticos para o funcionamento do equipamento quebrem inesperadamente.
Seguindo esses procedimentos gerais de manutenção, os trocadores de calor podem facilmente durar de 10 a 15 anos ou até mais, dependendo da qualidade do material e do projeto.
A aplicabilidade de trocadores de calor de água de refrigeração é vasta e abrange diversas indústrias e campos.
Indústria de geração de energia
Os trocadores de calor de água de refrigeração são amplamente utilizados na indústria de geração de energia que utiliza combustíveis fósseis, energia nuclear e energia hidrelétrica. Por exemplo, em usinas termoelétricas, os trocadores de calor de água de refrigeração podem transferir o calor gerado durante a combustão do combustível, garantindo que os equipamentos de geração de energia operem dentro da faixa de temperatura adequada.
Indústria petroquímica
Na indústria petroquímica, os trocadores de calor de água de refrigeração são amplamente utilizados no refino de petróleo, produção química e outros processos. Por exemplo, no processo de refino de petróleo, os trocadores de calor de água de refrigeração podem resfriar e aquecer petróleo bruto e outros materiais, garantindo que os equipamentos de processo operem na temperatura adequada para melhorar o rendimento e a qualidade do produto.
Indústria metalúrgica
Os trocadores de calor de água de refrigeração também desempenham um papel essencial na indústria metalúrgica. Por exemplo, em processos de fusão como a fabricação de aço, os trocadores de calor de água de refrigeração podem resfriar e recuperar calor de metais fundidos, garantindo o controle de temperatura dos fornos de fusão e melhorando a eficiência da utilização de energia.
Indústria de alimentos e bebidas
Na indústria de alimentos e bebidas, os trocadores de calor de água de refrigeração são usados em áreas como processamento de alimentos, produção de bebidas, refrigeração etc. Por exemplo, no setor de processamento de alimentos, os trocadores de calor de água de refrigeração podem resfriar e aquecer matérias-primas e produtos acabados, garantindo procedimentos de processamento de alimentos sanitários e qualificados.
Indústria da construção
Os trocadores de calor de água de refrigeração são aplicados na indústria da construção durante o processo de cura do concreto, o controle de temperatura dos materiais de construção e a refrigeração dos sistemas de ar condicionado. Por exemplo, em tempo quente, os trocadores de calor de água de refrigeração podem resfriar a água de mistura e o concreto recém-misturado para evitar o calor de hidratação e garantir a qualidade dos projetos de construção.
Indústria HVAC
Em sistemas HVAC, os trocadores de calor de água de refrigeração são usados para refrigeração e aquecimento centralizados, recuperação e utilização de calor residual e resfriamento de equipamentos. Por exemplo, em sistemas de refrigeração centralizados, os trocadores de calor de água de refrigeração podem transferir calor entre a água de refrigeração e o ar interno, realizando o resfriamento de espaços internos.
Indústria automobilística
As indústrias automobilísticas utilizam trocadores de calor de água de refrigeração nos sistemas de refrigeração de automóveis, trocadores de calor do motor e sistemas de recuperação de calor residual. Por exemplo, no sistema de refrigeração de um automóvel, um trocador de calor de água de refrigeração transfere o calor do motor para a água de refrigeração para manter a temperatura de operação adequada do motor.
Cálculo do tamanho do trocador de calor:
Use a vazão de água desejada para determinar o volume do trocador de calor necessário para resfriar o volume. A aplicação de fórmulas de engenharia pode definir superfícies de transferência de calor.
Capacidade de resistir a forças externas:
Verifique se a estrutura pode suportar máquinas pesadas e canos de água. Verifique se os locais de instalação possuem paredes ou terrenos de suporte.
Simplicidade de manutenção e limpeza:
Escolha trocadores de calor que permitam a limpeza das superfícies de transferência de calor para manter a capacidade de refrigeração a longo prazo.
Custo:
Entenda o orçamento. A transferência de calor de refrigeração é cara. Equilibre a capacidade de refrigeração com a área de superfície de transferência de calor para encontrar um trocador econômico.
Tipo de vazamentos:
Os trocadores de calor às vezes apresentam vazamentos de fluidos entre a água de refrigeração e os fluidos no outro sistema. Selecione dispositivos com taxas de vazamento menores para evitar contaminação cruzada dentro das plantas.
Fluidos complexos misturados:
Alguns processos industriais usam fluidos complexos com partículas ou produtos químicos que podem obstruir as superfícies de transferência de calor. Identifique o tipo de fluido que está sendo usado e considere selecionar um projeto de trocador de calor com filtros ou outros mecanismos de separação para evitar a incrustação das superfícies de transferência de calor.
P1: Quais fatores os compradores devem considerar ao escolher um trocador de calor de água de refrigeração?
R1: O tipo de trocador de calor, como placa, casco e tubo, ou refrigerado a ar, deve ser bem considerado e selecionado com base na aplicação. Considere os materiais de construção, como aço inoxidável ou titânio, para resistência à corrosão e longevidade. A eficiência da transferência de calor, o arranjo do fluxo e a queda de pressão também são fatores que precisam ser considerados.
P2: Qual é a vida útil típica de um trocador de calor de água de refrigeração?
R2: Um trocador de calor bem mantido pode durar de 10 a 20 anos ou até mais. No entanto, fatores como material, condições de operação, manutenção e ambiente externo podem influenciar sua vida útil.
P3: Com que frequência os trocadores de calor de água de refrigeração devem ser inspecionados e limpos?
R3: Inspeção e limpeza de rotina são necessárias. A frequência depende de fatores como o tipo de trocador de calor, a qualidade da água de refrigeração, as condições de operação e as recomendações do fabricante. Geralmente, é recomendável realizar inspeções superficiais mensais e inspeções e limpezas detalhadas trimestrais ou anuais.
P4: Quais são os sinais de um trocador de calor de água de refrigeração entupido ou entupido?
R4: Os sinais incluem redução na eficiência da transferência de calor, aumento na temperatura de operação, queda na pressão e maior consumo de energia. Auditorias de trocadores de calor de água de refrigeração e avaliações de incrustações também podem ser recomendadas.
P5: Existem trocadores de calor de água de refrigeração ecologicamente corretos?
R5: Sim. Alguns trocadores de calor são projetados para recuperar calor residual e melhorar a eficiência geral do sistema. Além disso, materiais recicláveis também são usados para fazer o trocador de calor.
