Classificação de evaporadores e condensadores

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Este tópico foi editado pela última vez por yinkuilin6868 em 04/06/2016, às 09:25. I. Tipos e características dos condensadores Os condensadores podem ser divididos em três categorias, de acordo com o meio de resfriamento utilizado: de resfriamento a água, de resfriamento a ar e de tipo evapador. II. Classificação dos evaporadores: De acordo com o tipo de meio a ser resfriado, os evaporadores podem ser divididos em duas grandes categorias: (1) Evaporadores que utilizam líquidos como agente refrigerante. Usado para resfriar fluidos refrigerantes – água, água salgada ou soluções aquosas de etileno glicol, entre outros. Os evaporadores mais comuns nessa categoria são o evaporador horizontal, o evaporador de tubos verticais e o evaporador de tubos em espiral. (2) Evaporador de ar de resfriamento. Esse tipo de evaporador possui tubos de resfriamento e um ventilador de ar frio. A seguir, é apresentado, de forma principal, o evaporador do fluido refrigerante, frequentemente utilizado nos sistemas de ar-condicionado. I. Evaporador horizontal O evaporador horizontal também é conhecido como evaporador de tipo shell-and-tube horizontal. Sua estrutura é basicamente semelhante à do condensador de tubos em posição horizontal. De acordo com o método de fornecimento de líquido, podem-se distinguir dois tipos de evaporadores: evaporadores de tipo shell-and-tube e evaporadores secos. 1. Evaporador de tubos em leito horizontal – O evaporador de tubos em leito horizontal é um tipo de evaporador com líquido até o topo. O fluido refrigerante flui pelos tubos a uma velocidade de 1 a 2 m/s. Entre os tubos, há grande quantidade de fluido refrigerante, e ambos realizam uma eficiente troca de calor através das paredes dos tubos. O vapor do refrigerante, que absorve calor durante a evaporação, passa pelo separador de líquidos localizado na parte superior do evaporador, antes de entrar no compressor. Para garantir o funcionamento adequado do sistema de refrigeração, a altura do gás refrigerante dentro desse tipo de evaporador deve ser moderada. Um nível de líquido excessivo pode fazer com que o ar de retorno contenha líquido, causando assim impactos líquidos no compressor ； Por outro lado, um nível de líquido muito baixo faz com que parte dos tubos de evaporação fique acima do nível do líquido, o que impede que eles realizem sua função de troca de calor. Isso, por sua vez, reduz a capacidade de transferência de calor do evaporador. Portanto, para os evaporadores de amônia, a altura de enchimento é geralmente de 70 a 80% do diâmetro do cilindro; já para os evaporadores de freon, a altura de enchimento é geralmente de 55 a 65% do diâmetro do cilindro. Os evaporadores de tubos em configuração horizontal são amplamente utilizados em sistemas de circulação de água salgada fechados. Suas principais características são: estrutura compacta, bom contato entre o líquido e a superfície de transferência de calor, e alto coeficiente de transferência de calor. Mas é necessário injetar uma grande quantidade de gás refrigerante, e a coluna líquida terá um certo impacto na temperatura de evaporação. Além disso, quando a concentração da água salgada diminui ou a bomba de água salgada para de funcionar por algum motivo, há a possibilidade de a água salgada congelar dentro dos tubos. Se o refrigerante for flúorocarbono, o óleo lubrificante dissolvido nele tem dificuldade em retornar ao compressor. Além disso, é necessário interromper o trabalho durante a limpeza. 2. Evaporador a seco de fluoreto de carbono: A forma e a estrutura deste tipo de evaporador são praticamente as mesmas das dos evaporadores tubulares horizontais. A principal diferença entre eles é que o refrigerante flui dentro dos tubos, enquanto o agente transportador de calor flui do lado de fora dos tubos. O líquido de freon, após ser reduzido à pressão desejada, entra no evaporador pela parte inferior da tampa lateral. Após passar por vários processos, ele sai pela parte superior da tampa. O refrigerante evapora continuamente à medida que flui pelos tubos; portanto, uma parte das paredes dos tubos é ocupada pelo vapor. Por esse motivo, seu efeito de transferência de calor é inferior ao dos sistemas em que o líquido preenche completamente os tubos. Mas ele não tem o efeito de uma coluna de líquido na temperatura de evaporação, e, como a velocidade do fluxo de Freon é alta (≥4 m/s), a recuperação do óleo é melhor. Além disso, como é inserido uma grande quantidade de fluido refrigerante fora do tubo, isso reduz o risco de congelamento. Nesse tipo de evaporador, a quantidade de refrigerante necessária é de apenas 1/2 a 1/3, ou até menos, em comparação com os evaporadores de tipo “cheio de líquido”. Por isso, é chamado de “evaporador seco”. Para aumentar a velocidade do fluido refrigerante e fazer com que ele esfregue lateralmente o conjunto de tubos, vários defletores são instalados dentro da câmara, a fim de melhorar a eficiência de transferência de calor. Os evaporadores a seco com fluoreto de carbono são frequentemente utilizados para resfriar água doce. A velocidade do fluxo da água geralmente fica entre 0,5 e 1,5 m/s; no caso de tubos de cobre, essa velocidade costuma ser de 1,0 m/s. II. Evaporadores de tubos verticais e de tubos em espiral. A característica comum dos evaporadores de tubos verticais e de tubos em espiral é que o refrigerante evapora dentro dos tubos. Todo o conjunto de tubos do evaporador fica imerso em um recipiente cheio de fluido refrigerante (ou em uma piscina ou tanque). Para garantir que o fluido refrigerante circule a uma velocidade constante dentro do recipiente, são utilizadas divisórias longitudinais e agitadores em espiral. A velocidade do fluido refrigerante geralmente fica entre 0,3 e 0,7 m/s, a fim de melhorar a transferência de calor. Esses dois tipos de evaporadores só podem ser utilizados em sistemas de ciclo aberto; portanto, o fluido refrigerante deve ser uma substância não volátil. Geralmente, são utilizadas água salgada e água. Se for utilizado salmoura, os tubos do evaporador tendem a oxidar-se, e a salmoura absorve umidade, o que faz com que sua concentração diminua. Esses dois tipos de evaporadores permitem observar diretamente o fluxo do fluido refrigerante, sendo amplamente utilizados em sistemas de refrigeração a água salgada que utilizam amônia como refrigerante. 1. Evaporador de tubos verticais – O evaporador de tubos verticais é totalmente fabricado a partir de tubos de aço sem costuras, por meio de soldagem. Os tubos do evaporador são organizados em grupos, e, de acordo com as diferentes necessidades de capacidade, o evaporador pode ser composto por vários desses grupos de tubos. Cada conjunto de tubos é composto por dois coletores horizontais de maior diâmetro; o que fica acima é chamado de coletor de vapor, e o que fica abaixo é chamado de coletor de líquido. É composto por tubos verticais finos com as extremidades dobradas, soldados ao coletor, e tubos verticais grossos. O diâmetro dos coletores horizontais superiores e inferiores é, em geral, D108×4 ou D121×4. O diâmetro dos tubos verticais mais finos é, normalmente, D57×3,5 ou D38×3. Já o diâmetro dos tubos verticais mais grossos é, geralmente, D76×4. Uma das extremidades do coletor superior está conectada ao separador de vapor e líquido, que separa as gotas de líquido contidas no vapor reciclado. Uma das extremidades do tubo inferior está conectada ao coletor de óleo. O refrigerante líquido, de alta pressão e temperatura ambiente, proveniente do reservatório, passa por um processo de redução de pressão e entra no evaporador através do tubo de entrada localizado na parte central do coletor superior. Esse tubo de entrada fica dentro do tubo vertical grosso e se estende até o coletor inferior. Dessa forma, é garantido que o líquido seja distribuído de maneira mais uniforme entre todos os tubos verticais. Como a área de troca de calor dos tubos finos é maior do que a dos tubos grossos, o líquido dentro dos tubos finos evapora primeiro, gerando uma grande quantidade de vapor que faz com que o líquido suba. Após a mistura de vapor e líquido entrar no coletor superior, a maior parte do líquido retorna ao coletor inferior por meio dos tubos verticais, criando assim um ciclo interno. O vapor que contém gotas líquidas é direcionado para o separador de vapor e líquido. O líquido separado retorna ao coletor inferior, enquanto o vapor é sugado pelo compressor. O óleo lubrificante do evaporador se acumula no coletor de óleo, para que possa ser removido periodicamente. 2. Evaporador de tubo espiralado – O evaporador de tubo espiralado é uma variante aprimorada do evaporador de tubos opostos. Sua estrutura geral é semelhante à de um tubo vertical. A diferença entre os dois é que, no evaporador de tipo espiral, em vez de tubos verticais, são utilizadas duas fileiras de tubos espirais para conectar os coletores superior e inferior. Quando a distância entre os coletores é igual, a área de transferência de calor aumenta. Assim, o tamanho da estrutura fica menor, há menos juntas soldadas, e a fabricação se torna mais fácil. Com base nisso, no país foram desenvolvidos e produzidos evaporadores de tipo tubo espiral duplo. Nesses evaporadores, os tubos espirais são formados por duas camadas, interna e externa, com diâmetros diferentes. Isso torna a estrutura do evaporador mais compacta.