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Princípio de funcionamento dos trocadores de calor tubulares
Dois fluidos de diferentes temperaturas fluem respectivamente no lado do casco e no lado do tubo. O fluido quente curva-se através do feixe de tubos no lado do casco, transferindo calor para a parede do tubo. O fluido frio flui dentro do tubo, absorvendo o calor da parede do tubo. A parede do tubo serve como superfície de transferência de calor para conseguir a troca de calor, enquanto os dois fluidos não se misturam. Este projeto é estruturalmente robusto e adequado para condições de trabalho de alta pressão e alta temperatura.
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Estrutura do trocador de calor casco e tubo
O trocador de calor de casco e tubo é composto de componentes como casco, feixe de tubos de transferência de calor, folha de tubo, placa defletora (defletor) e caixa de tubo. A carcaça tem formato principalmente cilíndrico, com feixes de tubos instalados em seu interior. As duas extremidades dos feixes de tubos são fixadas nas placas tubulares.
Dos dois fluidos que passam por troca de calor, quente e frio, um flui dentro do tubo e é chamado de fluido lateral do tubo. Outro tipo flui para fora do tubo e é chamado de fluido do lado do casco. Para aumentar o coeficiente de transferência de calor do fluido fora do tubo, vários defletores são normalmente instalados dentro do invólucro.
Os defletores podem aumentar a velocidade do fluido no lado do casco, forçando o fluido a passar lateralmente através do feixe de tubos múltiplas vezes ao longo do caminho prescrito e aumentando o grau de turbulência do fluido.
Os tubos de troca de calor podem ser dispostos em triângulos equiláteros ou quadrados na placa do tubo. O arranjo triangular equilátero é relativamente compacto, o grau de turbulência do fluido fora do tubo é alto e o coeficiente de transferência de calor é grande. A disposição quadrada facilita a limpeza da parte externa do tubo e é adequada para fluidos propensos a incrustações.
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Seleção dos lados do tubo e do casco
Fluidos impuros, facilmente incrustados e corrosivos devem ser transportados através do lado do tubo para evitar a corrosão simultânea do feixe de tubos e do invólucro, e para facilitar a limpeza e a manutenção.
Fluidos com alta pressão devem passar pela lateral do tubo para evitar pressão simultânea no casco.
Fluidos tóxicos devem passar pela lateral do tubo para reduzir a chance de vazamento.
O fluido resfriado deve passar preferencialmente pela lateral do casco, o que facilita a dissipação de calor e potencializa o efeito de resfriamento.
É aconselhável que o vapor saturado passe pela lateral do casco, o que facilita a descarga de condensados e gases não condensáveis, sendo o vapor limpo e não poluente.
Fluidos com baixa vazão ou alta viscosidade são adequados para o lado do casco. Devido ao efeito da placa defletora, a turbulência pode ser alcançada com um número de Reynolds baixo (Re > 100).
Se a diferença de temperatura entre os dois fluidos for grande, é aconselhável deixar o fluido com maior α fluir através do lado do casco para reduzir a diferença de temperatura entre a parede do tubo e a parede do casco.
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Diferença entre trocadores de calor de placas e trocadores de calor de casco e tubos
A principal diferença entre trocadores de calor de placas e trocadores de calor de casco e tubos reside na eficiência de transferência de calor, tamanho, peso e facilidade de desmontagem e limpeza. Os trocadores de calor de placas são adequados para condições de baixa a média pressão, temperatura relativamente baixa e meios limpos, como ar condicionado, água quente doméstica e troca de calor industrial em geral. Os trocadores de calor casco e tubo, por outro lado, possuem uma estrutura robusta e confiável, capaz de suportar altas temperaturas, altas pressões e meios sujos. Eles são adequados para condições complexas, como indústrias petroquímicas e de energia, envolvendo alta temperatura, alta pressão, sólidos ou incrustações. Nas mesmas condições, a sua eficiência de transferência de calor é ligeiramente inferior e o seu tamanho é maior, mas a sua vida útil e aplicabilidade são mais amplas. Em geral, os trocadores de calor de placas são preferidos para ambientes limpos de baixa a média pressão, enquanto os trocadores de calor de casco e tubo são preferidos para ambientes agressivos, de alta temperatura e alta pressão.
Aplicativo
Hainan Yongtuo Win-Win Comércio Internacional Co., Ltd
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