Trocador de calor é
o dispositivo usado para realizar o processo da troca térmica entre dois
fluidos em diferentes temperaturas. Este processo é comum em muitas aplicações
da Engenharia. Podemos utilizá-los no aquecimento e resfriamento de ambientes,
no condicionamento de ar, na produção de energia, na recuperação de calor e no
processo químico. Em virtude das muitas aplicações importantes, a pesquisa e o
desenvolvimento dos trocadores de calor têm uma longa história, mas ainda hoje
busca-se aperfeiçoar o projeto e o desempenho de trocadores, baseada na
crescente preocupação pela conservação de energia.
O projeto completo de um trocador de calor
pode ser dividido em três partes principais:
– Análise Térmica - se preocupa, principalmente, com a determinação da
área necessária à transferência de calor para dadas condições de temperaturas e
escoamentos dos fluidos.
– Projeto Mecânico
Preliminar – envolve considerações sobre as temperaturas e pressões de
operação, as características de corrosão de um ou de ambos os fluidos, as
expansões térmicas relativas e tensões térmicas e, a relação de troca de calor.
– Projeto de
Fabricação – requer a translação das características físicas e dimensões em uma
unidade, que pode ser fabricada a baixo custo (seleção dos materiais, selos, invólucros e arranjo mecânico ótimos) , e os procedimentos na fabricação devem
ser especificados.
·
Classificação quanto à
utilização
Os trocadores de calor são designados por termos correspondentes às
modificações que realizam nas condições de temperatura ou estado físico do
fluido de processo. No caso de o equipamento operar com dois fluidos de
processo, prevalece, se possível, a designação correspondente ao serviço mais
importante. Através deste critério, os trocadores de calor são classificados
como:
. Resfriador
– resfria um líquido ou gás por meio de água, ar ou salmoura;
. Refrigerador
– resfria também um fluido de processo através da evaporação de um fluido
refrigerante, como amônia, propano ou hidrocarbonetos clorofluorados;
. Condensador
– retira calor de um vapor até a sua condensação parcial ou total,
podendo inclusive sub-resfriar um líquido condensado. O termo “condensador de
superfície, aplica-se ao condensador de vapor exausto de turbinas e máquinas de
ciclos térmicos;
. Aquecedor –
aquece o fluido de processo, utilizando, em geral, vapor d’água ou fluido
térmico;
. Vaporizador –
cede calor ao fluido de processo, vaporizando-o total ou parcialmente através
de circulação natural ou forçada. O termo “refervedor” (reboiler) aplica-se ao
vaporizador que opera conectado a uma torre de processo, vaporizando o fluido
processado. O termo “gerador de vapor” (steam generator) aplica-se ao
vaporizador que gera vapor d’água, aproveitando calor excedente de um fluido de
processo;
. Evaporador –
promove concentração de uma solução pela evaporação do líquido, de menor ponto
de ebulição.
Classificação quanto à forma construtiva:
Trocadores casco
tubo
São formados basicamente por um feixe de tubos envolvidos por um casco,
normalmente cilíndrico, circulando um dos fluidos pelo feixe e outro pelo
interior dos tubos. Esses tipos de trocadores são representados pelo cabeçote
de entrada, casco, feixe de tubos e cabeçote de retorno ou saída.
Trocadores de calor tipo bitubular
Consiste na montagem de dois tubos concêntricos. Um fluido passa pelo
tubo interno e o outro pelo anel formado entre os dois tubos. Geralmente o tubo
interno é aletado e são montadas sequências de trechos retos em série, unidos
por curvas em U. Usado para vazões menores.
Resfriadores a ar
Consistem em serpentinas de tubos com aletas transversais e coletadores
nas duas extremidades dos tubos. O ar de refrigeração é suprimido por um ou
mais ventiladores, soprano (forçado) ou sugado (induzido) na ascendente, passando
pelo feixe montado na horizontal. O conjunto é instalado em uma estrutura ou
sobre a ponte de tubulação.
É possível fazer a limpeza
sem abrir os trocadores de calor a placas.
Basicamente a
limpeza é realizada quimicamente pela circulação de duas soluções, sendo uma
alcalina e uma segunda ácida
A sequência de
operações sugerida para a limpeza de regeneradores/aquecedores com canais
largos é a seguinte:
- Isolar o trocador do circuito conforme descrito no boletim n°04;
- Drenar o trocador;
- Circular flegmaça por 15 minutos;
- Circular a solução alcalina com soda (NaOH);
- Enxaguar com água por 20 minutos para retirar qualquer resíduo
no interior das placas e evitar corrosão;
- Colocar novamente o trocador em operação.
Referências:
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAepdkAC/trocador-calor
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