【Tópico semanal】13/01/2016 ~ 20/01/2016: Discussão sobre as vantagens e desvantagens dos trocadores de calor de casco e tubos de dois circuitos?

A vantagem é que o uso de dois circuitos de troca de calor permite economizar investimentos, aumentar a velocidade do fluxo no circuito e melhorar a eficiência da troca de calor； A desvantagem é que as placas de vedação do lado do casco precisam ser bem projetadas, devendo possuir boa elasticidade; caso contrário, isso pode causar um curto-circuito no fluido do lado do casco, afetando gravemente a eficiência da troca de calor.

Vantagens do trocador de calor com placa fixa: estrutura simples, fácil de fabricar; com o mesmo conjunto de tubos, possui o menor diâmetro interno do corpo do trocador, e a divisão do percurso dos tubos é mais facilitada. 　　Desvantagens: Não é possível realizar a limpeza mecânica do lado do casco; a inspeção desse lado também é difícil. Quando não há elementos de compensação para as diferenças de temperatura entre o casco e os tubos, surgem grandes tensões devido às diferenças de temperatura. Portanto, quando as diferenças de temperatura são significativas, são necessários o uso de elementos de compensação como juntas expansivas ou tubos ondulados para reduzir essas tensões. Vantagens do trocador de calor de tipo flutuante: não gera tensões de diferença de temperatura, o corpo flutuante pode ser separado, e o feixe de tubos é fácil de retirar ou inserir, o que facilita a manutenção e a limpeza. 　　Desvantagens: A estrutura é bastante complexa, e é difícil verificar o estado de vedação da tampa flutuante durante a operação.

Com o uso de dois circuitos de casco, é possível que um único casco funcione como se fossem dois cascos menores. Isso permite economizar nos custos de investimento em cascos, além de possibilitar a criação de equipamentos maiores, o que também gera economias.

Em comparação com os trocadores de calor de único circuito, os trocadores de calor de dois circuitos possuem vantagens como maior eficiência na troca de calor, menor ocupação de espaço, menor peso e economia de investimentos. Os problemas principais que precisam ser resolvidos no projeto são: a vedação, a rigidez e a instalação da separadora do trocador de calor de dois circuitos ； Há também a concentricidade do corpo do trocador de calor de dois circuitos.

1. Os trocadores de calor de tipo tubo-cápsula são adequados para uso em aquecedores, resfriadores, condensadores, evaporadores e sistemas de troca de calor com vários meios, em diversas condições operacionais. No entanto, quando a pressão e a temperatura não são muito altas, geralmente se utilizam outros tipos de trocadores de calor, que são mais compactos.

2. Os trocadores de calor de tipo placa removível podem ser usados em aquecedores, resfriadores, condensadores, resfriadores de óleo e trocadores de calor entre água e água, desde que a temperatura não exceda 150 graus e a pressão não ultrapasse 1,6 MPa. Possui um alto coeficiente de transferência de calor e um volume pequeno. 3. Trocadores de calor de placa por solda são utilizados em condensadores, evaporadores, resfriadores de óleo e aquecedores de óleo, bem como em resfriadores de gás, onde a temperatura de operação não excede 250 graus e a pressão não excede 3,5 MPa.

Com o uso de dois circuitos de casco, é possível que um único casco funcione como se fossem dois cascos menores. Isso permite economizar nos custos de investimento em cascos, além de possibilitar a criação de equipamentos maiores, o que também gera economias.

1. Aumentar a eficiência de troca de calor. 2. Considerando a formação de incrustações e carbonização nos fluidos, é necessário que o fluido no lado do revestimento do trocador de calor tenha uma certa velocidade de fluxo. Em trocadores de calor de dois circuitos, o coeficiente de transferência de calor na camada externa dos tubos costuma ser o fator determinante para a eficiência da troca de calor. Isso se deve ao fato de que, na estrutura do lado dos tubos, é fácil conseguir um fluxo em vários circuitos, o que aumenta a velocidade do fluxo.

1. Trocador de calor de tipo tubo-shell com troca de calor puramente em contracorrente. 2. Trocador de calor de tubos com dois circuitos: o fluido no circuito externo precisa de uma velocidade de fluxo relativamente baixa para que se forme turbulência, o que permite aumentar o coeficiente de transferência de calor por convecção do fluido nesse circuito. 3. Como sua queda de pressão é muito maior em comparação com os trocadores de calor que possuem área de troca de calor semelhante, eles são pouco utilizados em situações em que há exigências rigorosas quanto à queda de pressão.

Eu tenho um aqui, cuja vedação costuma vazar; é difícil resolver o problema, só dá para mantê-lo funcionando até a manutenção.

Eu tenho um aqui, cuja vedação costuma vazar; é difícil resolver o problema, só dá para mantê-lo funcionando até a manutenção.

A principal característica deste equipamento é a estrutura externa contínua + estrutura interna descontínua: o revestimento externo possui placas de deflexão em espiral contínuas, enquanto o revestimento interno possui placas de deflexão em formato arqueado. Esse novo tipo de trocador de calor consegue reduzir a resistência à troca de calor, aumentando a eficiência energética em aproximadamente 8,3% em comparação com os trocadores de calor convencionais de tipo tubo-cápsula, sem aumentar os custos para as empresas. Os trocadores de calor convencionais com defletores em formato de arco apresentam desvantagens como alta queda de pressão no lado do casco, presença de várias “zonas mortas” que impedem uma troca térmica eficiente, ocorrência frequente de vazamentos e fluxos paralelos, além de vibrações causadas pelos impactos laterais do fluido nos tubos, o que acaba encurtando a vida útil do trocador de calor. Há vazamentos significativos nas áreas triangulares entre as placas de deflexão adjacentes, o que faz com que a quantidade de calor transferido, para o mesmo fluxo, seja menor em comparação com outros tipos de trocadores de calor. A baixa capacidade de troca de calor torna-se um obstáculo que impede que ela aproveite suas vantagens. O trocador de calor com placas em espiral reduz significativamente as desvantagens do trocador de calor com placas em arco. Na camada externa, são utilizadas placas em espiral contínuas, enquanto na camada interna são usadas placas em arco ou placas não contínuas. Ele permite que o fluido no interior do revestimento externo flua da maneira mais semelhante possível a um fluxo em espiral, reduzindo assim a resistência ao fluxo e as perdas de fluido. Além disso, permite o uso eficiente do espaço dentro do revestimento interno, facilitando o processo de processamento e tornando a estrutura do trocador de calor mais compacta. Os dados de simulação dos trocadores de calor de tipo tubo-shell com placas de deflexão em espiral e múltiplos circuitos, bem como dos trocadores de calor de tipo tubo-shell com placas de deflexão em formato arqueado, mostram que, no circuito externo desses trocadores, a distribuição das velocidades é mais ou menos a mesma em diferentes ciclos espirais consecutivos. O fluxo helicoidal contínuo atinge o feixe de tubos de troca de calor sob um ângulo fixo, diminuindo a camada de fronteira de troca de calor. A área de fluxo no interior do revestimento interno diminui, enquanto a velocidade do fluido aumenta significativamente. Nos trocadores de calor com defletores em formato de arco, existem zonas de estagnação do fluxo. A direção do fluxo do fluido é constantemente desviada, e nessas zonas ocorre um aumento local da temperatura. Como o calor não consegue ser trocado com o fluxo principal, a temperatura do fluido não se distribui de maneira uniforme.

Se o equipamento for projetado de forma adequada, a eficiência com dois circuitos de fluxo é significativamente maior

As duas camadas duplas permitem a troca de temperatura, o que economiza investimentos em comparação com dois equipamentos conectados em série

A vantagem é que o uso de dois circuitos de troca de calor permite economizar investimentos, aumentar a velocidade do fluxo no circuito e melhorar a eficiência da troca de calor； A desvantagem é que as placas de vedação do lado do casco precisam ser bem projetadas, devendo possuir boa elasticidade; caso contrário, isso pode causar um curto-circuito no fluido do lado do casco, afetando gravemente a eficiência da troca de calor.

O trocador de calor de placa fixa é composto principalmente por componentes como invólucro, placa de tubos, feixe de tubos e tampa superior (também conhecida como topo). Dentro da carcaça circular, são inseridos feixes de tubos paralelos. As extremidades dos feixes de tubos são fixadas às placas de tubulação por meio de solda ou conexão por expansão. As duas placas de tubulação são soldadas diretamente aos tubos externos. A tampa que contém as tubulações de entrada ou saída é conectada às flanges das extremidades da carcaça por meio de parafusos. Sua característica principal é a estrutura simples: não possui conexões de vedação nas laterais do casco. É possível ter o maior número possível de tubos com o mesmo diâmetro interno no interior do casco. Além disso, há o mínimo de desvios no fluxo devido à presença de placas de deflexão. O número de trechos de tubulação pode ser definido conforme necessário. Como as duas placas de suporte são sustentadas pelos próprios tubos, esses trocadores de calor possuem placas de suporte mais finas, o que resulta em menor custo de fabricação. Por isso, eles são amplamente utilizados. A desvantagem deste tipo de trocador de calor é que a limpeza da câmara externa é difícil, e existem tensões causadas pela diferença de temperatura. Quando a diferença média de temperatura entre os fluidos quente e frio é grande, ou quando os coeficientes de expansão dos materiais do invólucro e dos tubos de transferência de calor são muito diferentes, e as tensões térmicas excedem a resistência permitida pelo material, é necessário instalar juntas de expansão no invólucro. Devido às limitações de resistência dessas juntas de expansão, a pressão no lado do invólucro não pode ser muito alta. Esse tipo de trocador de calor é adequado para situações em que a diferença de temperatura entre os dois meios não é grande, ou quando a diferença de temperatura é grande, mas a pressão no lado do casco não é alta. Além disso, é adequado para casos em que o meio presente no lado do casco é limpo e não tende a formar incrustações.

O trocador de calor de tubos e casca com dois circuitos possui, além das vantagens e desvantagens dos trocadores de calor de tipo flutuante e dos trocadores de calor com placa de tubos fixa, a seguinte vantagem significativa: alta eficiência na transferência de calor； É possível reduzir o número de equipamentos e o consumo de metal (diminuindo os investimentos em equipamentos e terrenos). Desvantagem marcante: a queda de pressão no lado do casco aumenta em aproximadamente 4 vezes ； É fácil ocorrer vazamentos nas áreas de vedação das divisórias do lado do casco ； São exigidos altos níveis de concentricidade e circularidade na fabricação do corpo do lado do casco.

Eu vim aqui para aprender*, sem colar, sem copiar, para que ninguém tire pontos por isso