O que é um permutador de calor?

Shell and Tube; Shell and Tube Heat Exchangers consistem num grande número de pequenos tubos que estão localizados dentro de um invólucro cilíndrico. Os tubos são posicionados no cilindro utilizando um feixe de tubos ou “pilha de tubos” que pode ter placas de tubos fixos (fixados permanentemente ao corpo) ou, no caso dos Permutadores de Calor Thermex, uma pilha de tubos flutuante que permite que o feixe de tubos se expanda e contraia com condições de calor variáveis, bem como permitir que o feixe de tubos seja facilmente removido para manutenção e assistência.

Concepção de um permutador de calor

1. Como é concebido um permutador de calor?

Para podermos seleccionar um permutador de calor, precisamos de saber;

• tipo de fluido do circuito primário, temperatura e caudal (geralmente o fluido quente)
• O que se pretende retirar do circuito primário (dissipação de calor ou uma temperatura de saída alvo)
• tipo de fluido do circuito secundário, temperatura e caudal (geralmente o fluido refrigerante)

Os campos acima são apenas os básicos. Ao fazer um pedido de informação deve também fazer com que o Thermex esteja ciente de quaisquer limitações de perda de pressão e quaisquer outros requisitos especiais.

Por favor clique aqui para descarregar o modelo da folha de dados Thermex que destaca os campos necessários para a selecção do permutador de calor. A folha de dados também deve ser guardada e enviada para nós se necessitar de uma cotação para um permutador de calor.

li>Shell and Tube Heat Exchangers – Enquiry Form

Por favor, não hesite em contactar-nos se necessitar de assistência com o formulário.

2. Permutadores de Calor Marinho

Os princípios de funcionamento de um permutador de calor marinho são os mesmos que um refrigerador concebido para utilização em água doce, a principal consideração para o projectista, no entanto, é que o permutador de calor marinho deve ser resistente à erosão ou corrosão causada pela água do mar. Isto significa que os materiais que entram em contacto com a água do mar devem ser adequados, tais como 90/10 Cupro-Níquel, 70/30 Cupro-Níquel, Bronze e Titânio.

Há outros factores que devem ser tidos em consideração quando um permutador de calor marinho está a ser concebido. Um é a velocidade, se for demasiado baixa então há o risco de que a areia e outras partículas bloqueiem os tubos. Por outro lado, se for demasiado rápido, então essas mesmas partículas podem corroer rapidamente a placa e os tubos.

Protecção adicional pode ser fornecida através da instalação de um ânodo sacrifical que a Thermex pode incluir mediante pedido. Este será instalado no orifício roscado normalmente utilizado para um tampão de drenagem e está em contacto directo com o fluxo de água do mar.

3. Com que fluidos pode um permutador de calor funcionar?

A adequação de um fluido com um permutador de calor dependerá do tipo de permutador de calor a ser utilizado e dos materiais disponíveis. Os permutadores de calor padrão Thermex são adequados para a maioria dos fluidos, incluindo óleo, água, glicol de água e água do mar. Para fluidos mais corrosivos tais como água salgada clorada, refrigerantes e ácidos, outros materiais tais como Aço Inoxidável e Titânio terão de ser utilizados em vez disso.

4. O que é a temperatura Cross Over?

Temperatura cross over é um termo utilizado para descrever o cenário em que as temperaturas de ambos os circuitos de um permutador de calor arrefecido por líquido começam a atravessar. Isto pode ser um factor importante na concepção de um permutador de calor, uma vez que a eficiência de um refrigerador será significativamente reduzida quando as temperaturas se cruzarem. Em muitos casos, um permutador de calor de placas é a melhor opção para aplicações em que a passagem da temperatura não pode ser evitada.

A tabela acima demonstra que a temperatura de saída da água de arrefecimento é ligeiramente superior à temperatura de saída do óleo. Uma forma simples de combater isto e aumentar a eficiência do refrigerador de óleo é aumentar o caudal do líquido refrigerante. Neste exemplo particular, aumentar o caudal de água para 25 L/min reduziria a temperatura de saída da água para 43°C

5. O que é um permutador de calor “passa” e como sei quantas passagens necessito?

A Heat Exchanger Pass refere-se ao movimento de um fluido de uma extremidade do permutador de calor para a outra. Por exemplo, quando se refere ao circuito “através de tubos” (geralmente o refrigerante); – Single Pass – O fluido entra numa extremidade do permutador de calor, e sai na outra extremidade. – Dupla Passagem – O fluido entra e existe no permutador de calor na mesma extremidade. – Triple Pass – O fluido percorre o comprimento do corpo do permutador de calor três vezes antes de sair. As imagens abaixo ajudarão a demonstrar isto;

Passe Único (1 passe)

Passe Duplo (2 passes)

Passe triplo (3 passagens)

• Um maior número de passagens aumenta a quantidade de transferência de calor disponível, mas também pode levar à perda de alta pressão e alta velocidade.
• Com um conjunto completo de dados operacionais, o Thermex pode seleccionar o permutador de calor mais eficiente possível enquanto trabalha dentro dos limites de perda de pressão e velocidade.
• O número de passagens no circuito primário também pode ser ajustado para optimizar o desempenho térmico e a eficiência, alterando a quantidade de deflector e o passo.

6. Como tornar um permutador de calor mais eficiente.

A eficiência do permutador de calor pode ser definida de muitas maneiras, em termos de desempenho térmico há vários factores-chave a considerar;

Diferencial de temperatura – Como discutido no ponto 3 (cruzamento de temperatura) a diferença entre o fluido quente e o líquido refrigerante é muito importante na concepção de um permutador de calor. O líquido refrigerante precisa sempre de estar a uma temperatura mais baixa do que o fluido quente. Temperaturas mais baixas do fluido de arrefecimento retirarão mais calor do fluido quente do que temperaturas mais quentes do fluido de arrefecimento. Se tivesse um copo de água potável à temperatura ambiente, por exemplo, é muito mais eficaz arrefecê-lo utilizando gelo do que apenas água fria, o mesmo princípio aplica-se aos permutadores de calor.

Flow rate – Outro factor importante é o fluxo dos fluidos tanto no lado primário como no secundário do permutador de calor. Um maior caudal aumentará a capacidade do permutador de transferir o calor, mas um maior caudal também significa maior massa, o que pode dificultar a remoção da energia, bem como o aumento da velocidade e perda de pressão.

Instalação – O permutador de calor deve ser sempre instalado com base nas directrizes dos fabricantes. Em geral, a forma mais eficiente de instalar um permutador de calor é com os fluidos a fluir em contra-corrente (por isso, se o fluido refrigerante viaja da esquerda para a direita, o fluido quente viaja da direita para a esquerda) e para os permutadores de calor de casco e tubo, o fluido refrigerante deve entrar na posição de entrada mais baixa (como mostrado nos diagramas acima) para assegurar que o permutador de calor esteja sempre cheio de água. Para permutadores de calor arrefecidos a ar é importante considerar o fluxo de ar ao instalar um refrigerador, qualquer parte do núcleo que esteja bloqueada comprometerá a capacidade de refrigeração. Para saber mais sobre contra-fluxo e porque é mais eficiente, por favor leia o nosso post no blog “Why counter flow heat exchangers are more efficient”

7. Que permutadores de calor específicos da indústria podem a Thermex fornecer?

Por vezes, um tipo específico de permutador de calor pode ser seleccionado com base na indústria para a qual será utilizado. Alguns exemplos incluem;

Comissionamento e Instalação

1. Como instalar um permutador de calor

O método correcto de instalação de um permutador de calor varia dependendo do tipo exacto de unidade e do ambiente de funcionamento. Para instruções de instalação consulte um dos nossos Manuais de Instalação e Operação

• Shell and Tube Heat Exchangers – IOM
• Brazed Plate Heat Exchangers – IOM

2. Como aumentar a vida útil de um permutador de calor

Os permutadores de calor são fabricados a partir de materiais robustos, não têm peças móveis e funcionam a uma variedade de pressões e temperaturas diferentes, portanto, se um permutador de calor for utilizado da forma correcta, então não há razão para que não possa permanecer operacional durante muitos anos. Para ajudar a aumentar a vida operacional de um permutador de calor, há vários passos que devem ser dados;

Certifique-se de que os dados de projecto são precisos – Se estiver a enviar dados aos nossos engenheiros para a selecção do permutador de calor, então é melhor certificar-se de que são tão precisos quanto possível. Isto não só garantirá que o seu permutador de calor é termicamente eficiente, mas também que será capaz de funcionar durante um longo período de tempo. Se as taxas de fluxo forem demasiado elevadas, então a erosão poderá ser um problema, se as pressões forem demasiado elevadas, então poderão ocorrer fugas e se houver quaisquer produtos químicos invulgares nos fluidos (tais como ácidos na água de arrefecimento), por favor contacte-nos para verificar a compatibilidade. Se os nossos materiais padrão não forem adequados, então podemos normalmente fornecer uma alternativa que é.

Comissão e Instalação – Ao instalar o seu permutador de calor, certifique-se de que são utilizados acessórios e tubagens correctos. Se não tiver a certeza, consulte o Manual de Instalação e Operação Thermex para mais detalhes. Para permutadores de calor em aplicações que utilizam água do mar poluída, pouco profunda ou salobra como o líquido refrigerante e têm tubos de liga de cobre, recomenda-se que o permutador de calor funcione em água do mar limpa durante várias semanas primeiro, o que cria uma camada protectora sobre o material do tubo que ajuda a proteger contra a corrosão. Mais informações sobre este assunto podem ser encontradas em www.copper.org. Sempre que possível, devem também ser utilizados filtros onde os fluidos possam conter partículas sólidas para evitar a erosão do tubo.

Manutenção e Manutenção Regular – Todos os permutadores de calor Thermex e tubos são concebidos para permitir uma fácil manutenção e manutenção. As tampas finais podem ser removidas permitindo que o feixe interno do tubo seja removido para limpeza. Novos kits de selagem também podem ser fornecidos a partir do stock e estão disponíveis para compra na nossa Loja Web. Para informações e dicas sobre a manutenção do seu permutador de calor, consulte o Manual de Instalação e Operação Thermex.

3. O que causa a falha de funcionamento de um permutador de calor?

Existem muitas causas possíveis de falha do permutador de calor, alguns exemplos de concha e tubo incluem;

Sabreviaturas e Terminologia do Permutador de Calor

Below são algumas abreviaturas e termos frequentemente utilizados na indústria dos permutadores de calor;

• ETD Diferencial de Temperatura Extrema
• Exaust Gas Cooler
• MGO Marine Gas Oil Cooler
• HTHE Header Tank Heat Permutador

CAC Refrigerador de Ar de CargaACOC Refrigerador de Óleo Refrigerado a Ar>PHE / PHEX Permutador de Calor de Placa

• Fluxo Lateral de Carga/Conexões – O lado da concha refere-se ao fluxo de um fluido, como o óleo, sobre a superfície externa da pilha de tubos
• Fluxo/Conexão do lado do tubo – Lado do tubo refere-se ao fluxo de fluido através dos tubos da pilha de tubos, normalmente o refrigerante Perda de pressão / Queda de pressão O nível de contrapressão gerado pelo bombeamento dos fluidos através dos circuitos do permutador de calor