Trocador de calor de aletas de tubo

Tipos de trocadores de calor de aletas de tubo

Os principais componentes de um trocador de calor são tubos e aletas. Eles formam o corpo dos trocadores de calor de aletas de tubo. Com base no projeto e na funcionalidade, os trocadores de calor com componentes de tubo e aletas podem ser classificados da seguinte forma:

• Trocador de calor de tubo: Um trocador de calor de tubo compreende dois ou mais tubos, cada um conectado a um fluxo de fluido separado. Para fazer isso, eles podem usar uma combinação de fluxo laminar ou turbulento, o que posteriormente faz com que as superfícies de transferência de calor tenham um coeficiente de transmissão de calor mais alto. Isso torna possível para os trocadores de calor transferir uma quantidade maior de calor. Os trocadores de calor de tubo suportam o fluxo perpendicular de fluidos entre os tubos interno e externo. Além disso, eles ocupam pouco espaço.
• Trocador de calor de aletas: Os trocadores de calor de aletas usam aletas, que são componentes salientes, para melhorar a transferência de calor. Essas aletas permitem que o sistema funcione melhor, aumentando a transmissão de calor e a área superficial do fluido. O objetivo principal de adicionar as aletas é garantir que a transferência de calor ocorra de forma eficiente e rápida. Os trocadores de calor de aletas resfriados a ar e resfriados a água são comuns no mundo de hoje. Enquanto os resfriados a ar usam o fluxo de ar para transferir o calor do trocador de calor para a atmosfera, os últimos usam água para atingir o mesmo objetivo.
• Trocador de calor de tubo e aletas: O trocador de calor de tubo e aletas combina aletas e tubos. Ele utiliza aletas de metal presas aos tubos para melhorar a transferência de calor. O processo de troca de calor funciona de forma mais rápida e eficiente porque os tubos transportam fluido aquecido ou resfriado enquanto as aletas transferem calor para o ar circundante ou vice-versa. Os trocadores de calor de tubo com aletas vêm em uma variedade de formas e tamanhos para atender às diversas necessidades industriais. Eles são usados em uma variedade de indústrias. Por exemplo, em refinarias de petróleo e plantas químicas, eles são usados como condensadores, evaporadores e aquecedores.

Especificações e manutenção de trocadores de calor de aletas de tubo

Especificações

• Materiais utilizados em trocadores de calor de tubo

  As aletas de tubo dos trocadores de calor são feitas de várias combinações de materiais que atendem às demandas de pressão, temperatura, corrosão e condutividade térmica. Materiais de tubo comuns incluem: Aço carbono; Aço inoxidável; Cobre; Ligas (liga de cobre e níquel). A seleção de materiais dependerá das necessidades de desempenho, como durabilidade e transferência de calor, etc.

• Estruturas e formas de trocadores de calor de tubo

  Existem muitas estruturas comuns de trocadores de calor de aletas de tubo. Por exemplo, o fluxo transversal do feixe de tubos está na mesma direção que o fluxo do meio fluido. Os trocadores de calor de casco e tubo são frequentemente usados na fabricação industrial; os trocadores de calor de tubo duplo têm dois tubos. Um tubo interno flui através do fluido a ser resfriado ou aquecido, e o outro tubo externo flui através do fluido de aquecimento ou refrigerante.

Manutenção

• Inspeção regular. Os usuários podem agendar inspeções em intervalos regulares para verificar se há sinais de danos, corrosão, vazamento, etc., e lidar prontamente com problemas potenciais.
• Limpar. Os trocadores de calor de tubo com aletas geralmente ficam com incrustações e incrustações, o que reduz a eficiência da transferência de calor e afeta o desempenho. Os usuários podem limpar os trocadores de acordo com o tipo de incrustação e selecionar agentes e equipamentos de limpeza adequados.
• Preste atenção aos parâmetros operacionais para garantir que as pressões e temperaturas operacionais estejam dentro das faixas prescritas e evite sobrepressão e superaquecimento que podem danificar os trocadores de calor de aletas de tubo.
• Substitua as peças, por exemplo, juntas, elementos de vedação, etc., e verifique-as regularmente para garantir que estejam em boas condições. Se apresentarem sinais de danos ou desgaste, substitua-os a tempo.
• Mantenha o ambiente limpo para garantir que as aletas dos trocadores de calor sejam mantidas limpas e evite o influxo de corpos estranhos nas mudanças para garantir seu funcionamento normal.
• Lidar com vazamentos ou falhas a tempo se encontrados, para evitar uma maior expansão do problema.
• Os usuários podem formular planos de manutenção de acordo com a situação real para garantir o funcionamento estável dos trocadores de calor de aletas de tubo.

Cenários de aplicação

Os trocadores de calor desempenham um papel crucial nos processos industriais. Aqui estão algumas aplicações comuns de trocadores de calor de aletas de tubo.

• Indústria de petróleo e gás

  Os trocadores de calor são amplamente utilizados nas indústrias de petróleo e gás para o processamento de petróleo bruto e gás. Eles são aplicados em refinarias para destilação, condensação, resfriamento, craqueamento catalítico e hidrotratamento de produtos. As refinarias costumam usar trocadores de calor de casco e tubo. As indústrias de petróleo e gás também usam trocadores de calor para ar condicionado, refrigeradores e chillers.

• Indústria Química

  Na indústria química, os trocadores de calor são amplamente utilizados na síntese química, reação, separação e outros processos. Equipamentos como trocadores de calor auxiliam na condensação, resfriamento e aquecimento de materiais químicos. Os trocadores de calor de placas e de casco e tubo são duas opções comuns.

• Geração de Energia

  Os trocadores de calor são um componente vital nos sistemas de geração de energia. Os trocadores de calor transferem calor para gerar vapor em usinas nucleares e termoelétricas, tornando-se um equipamento fundamental. Além disso, o calor é transferido entre diferentes sistemas por meio de trocadores de calor para reciclar energia.

• Ar Condicionado Central

  Os sistemas de ar condicionado central em grande escala usam trocadores de calor para transferir e eliminar o calor. Os trocadores de calor de tubo com aletas são comumente usados em condensadores e evaporadores.

• Indústria Alimentícia

  A indústria alimentícia utiliza trocadores de calor para pasteurização, esterilização e resfriamento de alimentos. Os trocadores de calor de placas são comumente usados para processar produtos lácteos, sucos e alimentos enlatados.

• Automotivo

  Os fabricantes de automóveis utilizam trocadores de calor, incluindo radiadores e intercooler, para resfriar motores de veículos e sistemas de transmissão. Os trocadores de calor de tubo e aletas são comumente usados devido ao seu design leve e compacto.

• Aviação e Aeroespacial

  As indústrias de aviação e aeroespacial utilizam trocadores de calor em motores de foguetes, motores de aeronaves e sistemas de controle térmico de satélites. O trocador de calor de casco e tubo geralmente é utilizado devido à sua capacidade de trabalhar em altitudes elevadas e sua confiabilidade em situações difíceis.

• Indústria Naval

  As indústrias navais usam trocadores de calor para propulsão de navios, geração de energia e sistemas de refrigeração. Eles também são usados para tratamento de água de lastro e sistemas de recuperação de calor.

Como escolher trocadores de calor de aletas de tubo

Os trocadores de calor de tubo com aletas podem se encaixar em diferentes aplicações industriais. Portanto, vários fatores impactam a escolha do trocador de calor que atenderá às necessidades específicas de serviço em um ambiente industrial.

• Tipos e propriedades do fluido

  Os materiais utilizados para construir o trocador de calor são importantes porque precisam suportar o que quer que seja o fluido. Tanto o fluido primário quanto o fluido de resfriamento precisam fluir pelo trocador sem causar nenhum problema. Além disso, a eficiência da transferência precisa ser máxima.

• Ambiente

  Isso se refere à faixa de temperatura na qual o trocador de calor operará. Os trocadores de calor são construídos para funcionar dentro de faixas de temperatura específicas. Quando a temperatura aumenta ou diminui em relação à faixa recomendada, pode haver problemas de desempenho ou danos à unidade.

• Quedas de pressão

  Um trocador de calor de tubo sempre terá alguma resistência ao fluxo de fluidos. Isso é conhecido como queda de pressão. Se a queda de pressão for muito alta, pode reduzir a eficiência de todo o sistema. Portanto, selecione trocadores de aletas com projetos otimizados para reduzir as quedas de pressão.

• Manutenção e limpeza

  Fluidos sujos são chamados de fluidos eutéticos. Isso é o oposto de fluidos limpos. Fluidos sujos têm o potencial de formar depósitos dentro do trocador de calor, o que pode reduzir a transferência de calor.

• Economia

  Considere os custos de capital, as despesas operacionais e as receitas potenciais geradas pelo processo. Os custos operacionais incluem consumo de energia, manutenção e o custo de itens descartáveis. Além disso, considere o tempo de retorno do investimento e o custo por unidade.

Trocador de calor de aletas de tubo P&R

P1. Como funciona um trocador de calor de aletas de tubo?

A1. Um trocador de calor de aletas de tubo utiliza o mesmo conceito de qualquer trocador de calor. Ele permite a transferência de calor entre dois fluidos. Neste caso, um fluido flui pelos tubos internos enquanto o outro flui ao redor da superfície do tubo externo. Para aumentar a taxa de transferência de calor, os tubos têm aletas integrais. As aletas tornam mais área superficial disponível em contato com o segundo fluido.

P2. Quais são as vantagens de um trocador de calor de tubo com aletas?

A2. A principal vantagem de um trocador de calor de tubo com aletas é a transferência de calor aprimorada devido à maior área superficial fornecida pelas aletas. Ao promover uma maior troca de calor entre os dois fluidos em contato, ele compensa o movimento limitado de fluidos nos pequenos espaços entre os tubos. Outros benefícios incluem sua longa vida útil, alto desempenho térmico e versatilidade em ser usado para diferentes aplicações.

P3. Quais materiais são usados para um trocador de calor de tubo com aletas?

A3. A seleção de material para um trocador de calor de tubo com aletas é baseada em dois critérios importantes: desempenho de transferência de calor e resistência à corrosão. O material mais comum, o aço carbono, é popular devido ao seu baixo custo, facilidade de fabricação e resistência adequada. Outras opções são a liga de cobre, que fornece melhor resistência à água do mar para aplicações costeiras, e a liga de Al-Mg, que é adequada para exposição a ambientes atmosféricos.

P4. Quais são alguns exemplos de aplicação de trocadores de calor com aletas?

A4. Ar condicionado e refrigeração, recuperação de calor, dessalinização, usinas de energia, plantas petroquímicas, fabricação de aço, fabricação de cimento e outras indústrias de processamento químico são exemplos típicos onde os trocadores de calor com aletas são usados. Os trocadores de calor automotivos também se tornam mais críticos à medida que o mundo caminha para os veículos elétricos.