Permutadores de calor: Tipos e aplicações

Os permutadores de calor desempenham um papel vital quando escolhidos para diferentes indústrias. No entanto, existem diferentes tipos de permutadores de calor, e cada um deles é adequado para um ambiente diferente.

Se está ansioso por saber mais sobre os permutadores de calor, os seus tipos, aplicações e considerações essenciais de conceção, consulte o guia abaixo.

O que é um permutador de calor?

Um permutador de calor tem a função de transferir calor. É utilizado tanto para aquecimento como para arrefecimento, transferindo energia térmica por condução.

Os permutadores de calor permitem o controlo da temperatura em diferentes ambientes e processos. Ajudam a evitar o sobreaquecimento e aumentam a eficiência e a segurança.

Nos processos em que é gerado calor, os permutadores de calor destinam-se a manter o processo seguro e a utilizar a energia térmica de uma forma eficiente.

Tipos de permutadores de calor

Os quatro tipos diferentes de permutadores de calor têm as suas aplicações baseadas nos seus mecanismos de funcionamento. Estes quatro tipos de permutadores de calor são analisados em seguida:

Permutador de calor de tubo duplo

Os permutadores de calor de tubo duplo estão equipados com uma estrutura tubular. Tem dois tubos que estão instalados um dentro do outro. Quando um fluido passa através do tubo interior, o segundo passa à volta do primeiro no tubo exterior.

Trata-se de um permutador de calor muito simples e económico. Tem um tamanho pequeno e, por isso, é adequado para espaços limitados.

Trocadores de calor de casco e tubo

Estes permutadores de calor oferecem uma grande versatilidade. Têm vários tubos que são fixados num invólucro cilíndrico. A conceção deste permutador de calor ajuda a gerir diferentes níveis de temperatura e pressão.

Os permutadores de calor de casco e tubo são adequados para aquecer e arrefecer uma grande quantidade de gases e fluidos. São fáceis de limpar e reparar.

Permutador de calor tubo a tubo

Como o nome sugere, um permutador de calor tubo a tubo é um tipo de permutador de calor que tem dois tubos, e cada tubo destina-se a cada tipo de fluido. Estes tubos são unidos com a ajuda de uma bobina para criar um padrão.

É um tipo compacto de permutador de calor e é utilizado em ambientes onde prevalecem a alta pressão e a alta temperatura. Funciona com uma potência elevada e, por conseguinte, oferece uma eficiência elevada.

Permutadores de calor de placas

Estes permutadores de calor são constituídos por placas metálicas que ajudam a transferir o calor presente entre os fluidos. As placas têm espaço no interior, o que permite a passagem dos fluidos, e a área de superfície das placas é elevada, garantindo uma melhor transferência de calor.

Estes permutadores de calor são muito caros, mas oferecem também uma elevada eficiência. Os permutadores de calor de placas são utilizados em centrais eléctricas porque são muito duráveis e requerem menos reparações.

O que é a termodinâmica do permutador de calor?

O mecanismo de funcionamento de um permutador de calor depende da conservação da energia. Isto representa a 1ª lei da termodinâmica.

De acordo com esta lei, a energia que entra e sai do sistema deve ser igual. Os permutadores de calor funcionam com o mesmo conceito, uma vez que a energia é transferida entre os fluidos. A energia do fluido quente é ganha pelo fluido frio.

Os permutadores de calor têm diferentes configurações, sendo a mais comum a de contrafluxo. O contrafluxo faz o fluido circular na direção oposta, enquanto o fluxo paralelo faz o fluido circular na mesma direção.

O contrafluxo oferece uma melhor conceção termodinâmica, que é eficiente, uma vez que existe uma grande diferença de temperatura entre os fluidos e, por conseguinte, a transferência de calor é máxima. A conceção de fluxo paralelo, sendo simples, é menos eficiente porque a diferença entre os fluidos tende a diminuir rapidamente.

Considerações sobre a conceção

Ao conceber permutadores de calor, alguns dos factores a ter em conta são os seguintes

Parâmetros operacionais

Na conceção de um permutador de calor, é muito importante ter em conta parâmetros como as gamas de temperatura, os níveis de pressão e as dimensões. A temperatura óptima garante a eficiência térmica, enquanto os níveis de pressão garantem a prevenção de fugas.

As dimensões e configurações dos permutadores de calor gerem o caudal e lidam com as questões relacionadas.

Escolha do material

Os permutadores de calor devem ser fabricados com o material correto. Seleção de materiais prevê um elevado desempenho e durabilidade. O material escolhido para o permutador de calor é também avaliado quanto à sua resistência à corrosão.

A exposição dos permutadores de calor ao fluido e à humidade deve ser tida em conta, e uma elevada condutividade térmica é também crucial. Por conseguinte, os materiais selecionados devem ser suficientemente fortes para resistir a vibrações e tensões.

Propriedades dos fluidos

As caraterísticas do fluido também têm impacto na conceção do permutador de calor. As mudanças de fase, como a vaporização e a condensação, devem ser tidas em consideração nos permutadores de calor.

É muito importante compreender o potencial de escoamento do fluido e as configurações devem ser escolhidas cuidadosamente para que o desempenho do permutador de calor seja mantido a longo prazo.

Flexibilidade das operações

Os permutadores de calor são concebidos tendo em conta a flexibilidade operacional, de modo a poderem suportar cargas variáveis.

Ajuda a garantir que o rácio de redução é elevado. Garante ainda que a limpeza e a manutenção são fáceis, tendo em conta a vida útil e a fiabilidade a longo prazo do permutador de calor.

Aplicações do permutador de calor

Permutadores de calor são utilizados para realizar aplicações versáteis, algumas das quais são as seguintes

Sistemas HVAC

Os sistemas AVAC ajudam a transferir calor entre o ar interior e o ar exterior. Tendem a manter uma temperatura muito confortável nos espaços onde estes sistemas estão instalados. Por conseguinte, oferecem eficiência energética e facilidade de utilização para o processo de aquecimento e arrefecimento.

Centrais de produção de energia

Em centrais eléctricasO papel do permutador de calor é converter a energia térmica em eletricidade. São utilizados em condensadores, caldeiras e torres de arrefecimento, que ajudam a gerir o fluxo de calor e a garantir uma produção óptima de energia.

Indústria química

Na indústria química, estes permutadores de calor permitem um melhor controlo da temperatura durante as reacções químicas. São também utilizados para condensar, arrefecer e evaporar produtos químicos.

Indústria do petróleo e do gás

Na indústria do petróleo e do gás, os permutadores de calor ajudam a gerir o calor durante a purificação, a destilação e o processamento do petróleo.

Conclusão

DEK é um dos principais fabricantes de vários componentes utilizados em diferentes indústrias. Oferecemos também a possibilidade de realizar os seus projectos com permutadores de calor de alta qualidade.

Comercializamos todos os tipos de permutadores de calor e podemos também oferecer-lhe as nossas recomendações relativamente aos requisitos do seu projeto. Por isso, entre em contacto connosco e tire o melhor partido dos permutadores de calor concebidos pela nossa equipa especializada.