Projeto e construção de trocadores de calor para serviços pesados

Um trocador de calor é um equipamento que transfere calor entre dois ou mais fluxos de processo. Escolher o tipo certo de projeto pode minimizar os custos de energia e o tempo de inatividade.

Existem vários tipos diferentes de trocadores de calor, incluindo fluxo paralelo, contrafluxo e fluxo cruzado. O melhor projeto depende da futura escalabilidade e facilidade de manutenção.

Projeto

A escolha do projeto de trocador de calor apropriado começa com a compreensão dos requisitos do processo, como a quantidade de saída térmica e a mudança de temperatura necessária entre os fluidos. Outros fatores a serem considerados incluem a viscosidade dos fluidos envolvidos, conteúdo particulado e composição química. Dependendo do tipo de processo, os trocadores de calor podem ser gás-gás, gás-líquido, líquido-líquido ou bifásico.

Um trocador de calor casco e tubo contém uma série de tubos em um recipiente de pressão cilíndrico selado. Eles podem ser construídos em aço carbono, aço inoxidável, titânio, Inconel ou outros materiais. Os tubos são projetados para suportar temperatura, pressão e tensões térmicas. Eles são posicionados com um pino espaçador no centro para evitar o desvio e a mistura de fluidos. A largura e a folga da folha do tubo são otimizadas para máxima eficiência, fácil acesso e limpeza.

Fabricação

Existem várias opções de fabricação para trocadores de calor pesados. Aqueles projetados para aplicações corrosivas podem usar tubos reforçados com fibra para suportar as duras condições de operação frequentemente encontradas em orgânicos clorados. Os trocadores de calor de placas incorporam uma série de placas de liga corrugadas que são juntas e comprimidas dentro de uma estrutura de aço carbono para criar uma série de canais de fluxo. Essas passagens de fluxo direcionam os fluxos de fluido e evitam a mistura de fluidos.

Aços inoxidáveis ​​e ligas de níquel são usados ​​para construir trocadores de calor tubulares e de casco e tubo. Essas unidades são um burro de carga nas indústrias de alimentos, bebidas e farmacêuticas. Eles podem lidar com as altas temperaturas necessárias para manter a produção funcionando.

Instalação

Em processos de digestão anaeróbica verde que produzem biogás a partir de esterco de gado, subprodutos alimentares e gorduras, um trocador de calor de placas em espiral pode transferir o metano livre de patógenos para tubulações para transporte e armazenamento. O biogás pode então ser queimado para gerar eletricidade e calor. Os restantes biossólidos livres de patógenos podem ser desidratados e usados ​​para o condicionamento do solo como fertilizante.

Nas residências, um trocador de calor ar-ar recicla o ar interno viciado, aquecendo-o para trazer ar fresco e aquecido e eliminar o excesso de vapor de água que levaria à condensação nas janelas. Também ajuda a manter os ocupantes saudáveis, filtrando produtos químicos nocivos, partículas, radônio e outros poluentes.

Manutenção

Manter um trocador de calor em bom estado é fundamental para manter a produção funcionando sem problemas. Incrustações excessivas podem levar a produtos contaminados ou inutilizáveis, corrosão e vazamentos. De acordo com a Ethanol Producer Magazine, pode até representar um risco de incêndio.

Felizmente, existem muitas maneiras de ajudar a manter um trocador de calor limpo. A amostragem é uma maneira eficaz de avaliar a condição de um sistema e é recomendável que várias amostras de fluido sejam coletadas em todo o sistema. Esta informação é vital ao planejar um dia de manutenção.

Para trocadores de calor casco e tubo, é importante escolher um projeto com cabeçote do tipo castelo para facilitar a manutenção. Esse tipo de cabeçote pode ser flangeado ou soldado e normalmente possui tampas de canal removíveis para facilitar o exame. O comprimento dos tubos também deve ser suficiente para permitir fácil remoção e substituição.