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A ciência da transferência de calor é um conceito essencial em várias indústrias, e seu domínio é crucial para o desempenho ideal. No seu núcleo, esta teoria é guiada pelo princípio do equilíbrio, onde a energia flui naturalmente de altas para baixas temperaturas até que o equilíbrio seja alcançado.
No âmbito da engenharia, os permutadores de calor de placas são ferramentas vitais que funcionam com base neste princípio. Utilizando um trocador de calor de placa, o calor é efetivamente isolado e os meios quentes e frios são separados por uma barreira.
Como resultado, os fluidos e gases de aquecimento e arrefecimento podem ser trocados de forma eficiente e económica com um consumo mínimo de energia.
Compreender os princípios subjacentes da transferência de calor é essencial para uma resolução eficaz de problemas na engenharia térmica. De acordo com esta teoria:
1) o calor flui de um meio quente a um mais frio
2) deve haver uma diferença de temperatura entre os meios.
3) o calor perdido pelo meio quente deve ser igual ao calor obtido pelo meio frio.
Para enfrentar os desafios térmicos, o método de cálculo do trocador de calor da placa é uma abordagem eficaz e comprovada.
Ao aplicar esta teoria e ao tirar partido da eficiência dos permutadores de calor, as indústrias podem alcançar um desempenho ideal, minimizando simultaneamente o consumo de energia.
Em um termo simples, um trocador de calor é um componente vital usado em várias indústrias para facilitar a transferência de calor entre dois meios. Este equipamento é fornecido em diferentes formatos e tamanhos, dependendo da aplicação específica e dos requisitos térmicos.
Existem principalmente dois tipos de permutadores de calor, de troca directa de calor e de troca indirecta de calor. Em troca de calor directa, ambas as medias estão em contacto directo entre si, resultando numa transferência de calor eficiente e rápida. Um exemplo de troca directa de calor é uma torre de refrigeração, onde a água arrefece através do contacto directo com o ar.
Por outro lado, a troca térmica indireta envolve o uso de uma barreira ou meios divididos para separar os dois meios. Esta abordagem permite um maior controlo e optimização do processo de transferência de calor, resultando numa maior eficiência e numa melhor relação custo-eficácia.
A aplicação de um exchnager térmico pode ser encontrada em aplicações de engenharia industrial, tais como refrigeração, sistemas de ar condicionado, centrais eléctricas, sistemas de processamento de alimentos, instalações de processamento de produtos químicos e radiadores para automóveis.
Permutador de calor da placa
Simplificando, um trocador de calor de placa (PHE) é um dispositivo altamente eficiente que consiste em várias placas de transferência de calor mantidas no lugar por uma placa de pressão fixa e solta. A disposição da junta em cada placa de transferência de calor fornece dois sistemas de canais separados que permitem que o material primário e secundário flua de forma contra-corrente sem misturar.
Esta característica, juntamente com as placas onduladas que criam turbulência nos fluidos, resulta em um coeficiente de transferência de calor eficaz.
O design do trocador de calor da placa (PHE) consiste em várias placas de transferência de calor, fixadas por uma placa de pressão fixa e móvel, formando uma montagem abrangente. Cada placa de transferência de calor possui um sistema de junta, que fornece duas redes de canais independentes.
A disposição da junta permite o fluxo contínuo em canais individuais, facilitando o fluxo de contracorrente dos meios primário e secundário, evitando a sua mistura devido ao design da junta.
A turbulência causada pelas placas onduladas à medida que os fluidos passam pelo conjunto aumenta o coeficiente de transferência de calor efetivo, permitindo uma troca térmica eficiente. HFM tem uma vasta gama de permutadores de calor de placas concebidos para várias indústrias e aplicações, que servem para aquecimento, arrefecimento, recuperação de calor, condensação, e evaporação.
Trabalho do trocador de calor da placa
Os permutadores de calor com placa gastada (GPHEs) foram concebidos para optimizar a transferência de calor entre dois fluidos ou gases. As placas onduladas dentro do trocador de calor da placa gastada permitem uma transferência eficiente de calor de um meio para o outro.
As placas utilizadas no permutador de calor de placas gastadas estão equipadas com juntas elastoméricas que vedam os canais e direcionam os meios para canais alternados. O conjunto de placas é colocado entre uma placa da estrutura e um prato de pressão e comprimido utilizando parafusos entre as placas.
Uma barra de transporte superior suporta o canal e o prato de pressão, que são fixos em posição por uma barra-guia inferior na coluna de suporte. Este design facilita a limpeza e modificação adicionando ou removendo placas.
Tipos de permutador de calor de placa
Os permutadores de calor com placa com gás, conhecidos pela sua vedação fiável, foram concebidos para facilitar uma troca de calor eficaz. Utilizam juntas de alta qualidade para garantir uma vedação segura, evitando potenciais perdas ou fugas de calor. A flexibilidade destes permutadores torna-os ideais para aplicações que requerem um controlo preciso da temperatura e uma transferência eficiente de calor.
Em ambientes industriais exigentes, os permutadores de calor com placas soldadas destacam-se no fornecimento de elevadas taxas de transferência de calor. O seu design compacto e as capacidades de troca de calor eficientes fazem com que sejam uma solução económica para processos de aquecimento e arrefecimento. Quando construídos com placas de aço inoxidável e brasagem de cobre, estes permutadores apresentam uma resistência excecional à corrosão, garantindo longevidade e fiabilidade.
Concebidos para aplicações exigentes que envolvam temperaturas elevadas e substâncias corrosivas, os permutadores de calor com placas soldadas proporcionam soluções robustas e duradouras de troca térmica. A soldadura das placas cria uma configuração segura e à prova de fugas, tornando-as adequadas para processos críticos que exijam uma transferência de calor fiável e eficiente.
Combinando as vantagens das placas soldadas e gascizadas, os permutadores de calor com placa semi-soldada foram concebidos para equilibrar a eficiência e a capacidade de manutenção. Estes permutadores possuem pares de placas soldadas e gasetadas, oferecendo uma solução ideal para aplicações que requerem um controlo preciso da transferência de calor e regulação da temperatura.
O permutador de calor de placa com gás (GPHE) tem várias vantagens:
1) precisão excepcional na transferência de calor - melhor abordagem térmica, verdadeiro fluxo de contra-corrente e significativamente menos volume de retenção (até 80-90% menos).
2) escolha economicamente sólida - baixo investimento de capital, custos de instalação e custos de manutenção e operação limitados.
3) altamente fiável com incrustações mínimas, tensão, desgaste e corrosão - UMA escolha responsável com o menor consumo de energia para a máxima eficiência do processo e necessidades de limpeza reduzidas.
4) facilmente escalonável - permite a expansão da capacidade através do ajuste de placas em estruturas existentes, em comparação com a placa e o trocador de calor de carcaça
O permutador de calor de placa com junta (GPHE) tem várias limitações:
1) uma vedação deficiente pode provocar fugas - o inconveniente de substituir a unidade
2) tolerância limitada à pressão - normalmente não superior a 1.5 MPa
3) intervalo de temperatura operacional limitado - determinado pela resistência de temperatura do material da junta.
4) maior resistência ao fluxo - em comparação com permutadores de calor de câmara e tubo.
