Introdução aos trocadores de calor de tubos helicoidais

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O tubo plano em espiral é um tipo de tubo de troca de calor que foi desenvolvido pela empresa suíça Allares. A empresa americana Brown (Brown Company, em Houston) realizou melhorias nesse tipo de tubo. Devido à estrutura única do tubo, o fluido flui em espiral dentro dele, o que aumenta o grau de turbulência. Estudos experimentais mostram que o coeficiente de transferência de calor na parede interna dos tubos espirais é, em geral, significativamente maior do que nos tubos circulares comuns. Esse efeito é mais evidente em baixos números de Reynolds, chegando a ser 2 a 3 vezes maior ； À medida que o número de Reynolds aumenta, geralmente é possível elevar o coeficiente de transferência de calor em mais de 50%. 　　O processo de fabricação consiste primeiro em achatar o tubo circular e, em seguida, torcê-lo em forma de espiral. O Dr. Liu Ailong, da Zhejiang Huanchen Technology, realizou análises: ao inserir os tubos, eles são dispostos de maneira uniforme para formar um feixe de tubos. Esse feixe não possui suportes; ele se sustenta apenas através dos pontos de contato entre as linhas helicoidais localizadas na borda externa dos tubos helicoidais. No tubo, o fluxo espiral do fluido aumenta seu grau de turbulência, diminuindo a espessura da camada de estagnação, que é o principal obstáculo para a transferência de calor. Isso permite que a transferência de calor dentro do tubo seja intensificada. No lado do casco, como os canais de fluxo entre os tubos espirais também são em forma de espiral, o fluido, ao se mover por eles, é afetado pela força centrífuga, o que faz com que sua velocidade e direção mudem periodicamente. Isso, por sua vez, intensifica a mistura longitudinal do fluido. Além disso, quando o fluido passa pelos pontos de contato em espiral entre os tubos adjacentes, forma-se um fluxo de cauda que se afasta da parede do tubo. Isso aumenta o grau de turbulência do próprio fluido, comprometendo a camada de transferência de calor na parede do tubo. Assim, a transferência de calor no lado externo do tubo também é intensificada. Como resultado do reforço simultâneo da transferência de calor dentro e fora do tubo, seu desempenho em termos de transferência de calor é significativamente melhor em comparação com os trocadores de calor de tipo tubo-carcaça convencionais. Esse efeito é ainda mais notável nos processos de troca de calor em que a viscosidade do fluido é alta, e onde há fluxo estagnado em um ou ambos os lados. Os trocadores de calor feitos com esses tubos de troca de calor possuem as seguintes vantagens: 1. Baixa perda de pressão; 2. Alta eficiência na transferência de calor; 3. Dificuldade em formar incrustações; 4. Não sofrem obstruções. Isso supera as desvantagens dos trocadores de calor tradicionais. Trata-se do equipamento ideal para a extração de calor residual a baixas temperaturas. Esse tipo de trocador de calor é muito eficaz quando utilizado em sistemas de resfriamento, sendo, portanto, o melhor escolha possível.