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Para aquecer a água e transformá-la em vapor saturado, utiliza-se um trocador de calor de casco e tubos. Pelo que vi em materiais gerais, geralmente se usa uma estrutura do tipo caldeira ou com vaso de separação de vapor; a água é aquecida no lado do casco até se transformar em vapor; Quais são as vantagens e desvantagens em relação ao uso de um trocador de calor comum, no qual a água percorre o lado dos tubos e se transforma em vapor?
O vapor também tem requisitos de qualidade; na parte superior, deve haver um espaço para a separação de gás e líquido, a fim de evitar que o vapor carregue água.
Um é o tipo de sifão térmico vertical, que se baseia na diferença de densidade, e costuma utilizar um reboiler na parte inferior da torre; o outro é o tipo de tanque. Duas descrições específicas: Reboque de caldeira: O reboque de caldeira possui um corpo ampliado, no qual ocorre o processo de separação de vapor e líquido. O nível do líquido é mantido por uma barreira vertical, a fim de garantir que o conjunto de tubos fique completamente imerso no líquido. Geralmente, o conjunto de tubos tem uma estrutura em forma de “U” com dois canais de fluxo; porém, também pode ter uma estrutura com vários canais de fluxo. A dinâmica dos fluidos tem pouco efeito sobre o reboiler de caldeira; portanto, seu desempenho é relativamente confiável. Especialmente em condições de alto vácuo, seu desempenho é ainda melhor. Ao aumentar o espaçamento entre os tubos, é possível obter uma densidade de fluxo térmico muito alta; sob condições de pequena diferença de temperatura, pode-se alcançar um bom desempenho operacional. A desvantagem dos reboqueres de caldeira é a facilidade de incrustação; geralmente, são os mais suscetíveis a incrustação entre todos os tipos de reboqueres. Além disso, o invólucro é grande e o custo de fabricação é elevado. As melhores aplicações para os reboqueres de caldeira são fluidos limpos em condições de baixa pressão, faixa estreita de ponto de ebulição e pequena ou grande diferença de temperatura. Para condições próximas à pressão crítica, embora o invólucro seja maior e o custo mais elevado, o desempenho é relativamente confiável. Reboiler por sifão térmico: O material a ser processado é introduzido no reboiler através de um tubo que vai até a parte inferior da coluna. O líquido ferve no interior do reboiler, transformando-se em uma mistura gasosa de menor densidade. Devido à diferença de densidade entre o líquido nos tubos de entrada e saída, cria-se uma diferença de pressão estática, que serve como força motriz para o ciclo natural do fluido. O meio de aquecimento flui dentro dos tubos; o percurso nos tubos pode ser de um único trecho ou de múltiplos trechos. Suas vantagens são uma taxa de recirculação mais alta, resultando em maior velocidade do fluxo e menor temperatura de saída; isso evita a acumulação de componentes de alto ponto de ebulição e reduz a taxa de incrustação. Como os tubos estão dispostos horizontalmente e a área de fluxo é fácil de controlar, é necessária uma pressão estática menor. A desvantagem é que, após a formação de incrustações no lado do casco, é difícil limpá-lo. Devido à influência dos defletores e das placas de suporte, sob condições de alto fluxo térmico pode ocorrer um ressecamento localizado. Para reboilers de termossifão de grande porte, a fim de garantir uma distribuição uniforme do fluxo, é necessário instalar várias aberturas para tubos e acessórios de conexão, o que inevitavelmente aumenta o custo do reboiler. Para fluidos com uma ampla faixa de pontos de ebulição, devem ser instalados defletores horizontais, a fim de evitar o flash vaporização dos componentes leves na entrada e a concentração dos componentes pesados na saída. Para evitar obstruções no fluxo e instabilidade no mesmo, deve-se limitar a densidade máxima de fluxo térmico. Este reboilador é adequado para aplicações com pressão moderada, diferença de temperatura moderada e baixa carga hidrostática.
Basicamente, o vapor precisa de um espaço gasoso para evitar que carregue água