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Fornecedor Auditado Teoria de trabalho para um trocador de calor tubular
Um trocador de calor tubular, também chamado de trocador de calor de tubo e invólucro, toma os pacotes de tubos como núcleo de transferência de calor. Um fluido flui dentro dos tubos e o outro fluido flui para fora dos tubos, mas dentro de um reservatório, formando assim o fluxo cruzado para executar a transferência de calor.
Este tipo de trocador de calor tubular é o tipo mais comum na refinaria de petróleo e em outros processos químicos. A característica mais significativa de um trocador de calor tubular é a alta pressão que ele pode suportar, que é várias vezes maior que o tipo de placa.
Os fluidos podem ser líquidos ou gases que fluem no tubo ou no lado do reservatório. Para cumprir a eficiência de transferência de calor, é normalmente necessária uma grande superfície de transferência de calor, o que resulta na utilização de um grande número de tubos.
Projeto de um trocador de calor tubular
Normalmente, as extremidades de cada tubo são conectadas aos plenums (às vezes chamados de caixas de água) através de orifícios nas folhas de tubo. De acordo com as formas do tubo, existem dois tipos de tubos adotados: Tubo reto e tubos em U, que são dobrados na forma de um U.
Permutador de calor de tubo em U.
Em centrais nucleares, grandes trocadores de calor chamados geradores de vapor são geralmente projetados em duas fases com tubos em U. São utilizados para ferver água reciclada de um condensador de superfície para vapor, para acionar uma turbina para produzir energia. A maioria dos trocadores de calor de concha e tubo são projetos de 1, 2 ou 4 passagens no lado do tubo. Isto refere-se ao número de vezes que o fluido nos tubos passa através do fluido no reservatório. Num permutador de calor de passagem única, o fluido entra numa extremidade de cada tubo e sai da outra.
Permutador de calor de tubo recto
Trocadores de calor tubulares que trabalham como condensadores de superfície em centrais elétricas são, muitas vezes, trocadores de calor de tubo reto de 1 passagem. Os designs de dois e quatro passes são comuns porque o fluido pode entrar e sair do mesmo lado. Isto torna a construção muito mais simples.
Muitas vezes, existem defletores que direcionam o fluxo através do lado do revestimento, de modo a que o fluido não faça um corte curto através do lado do revestimento, deixando volumes de fluxo reduzidos ineficazes. Os defletores são normalmente fixados ao conjunto do tubo em vez do revestimento, para que o conjunto possa ser removido para facilitar a manutenção.
Os permutadores de calor de contra-corrente são mais eficientes porque permitem a diferença de temperatura média de registo mais elevada entre os fluxos quente e frio. Muitas empresas, no entanto, não usam dois trocadores de calor com um U-tube, porque eles podem quebrar facilmente, além de serem mais caros para construir. Muitas vezes, é possível utilizar vários permutadores de calor para simular o fluxo de contra-corrente de um único permutador grande.
Que material escolher para os tubos?
Para poder transferir calor com elevada eficiência e segurança, o material do tubo deve ter uma boa condutividade térmica e ser suficientemente forte para suportar as tensões térmicas. Os materiais de tubos de alta qualidade, resistentes à corrosão e termicamente condutores têm de ser utilizados para a construção de um conjunto de tubos.
Tubos que mais amplamente utilizamos são em aço carbono, aço inoxidável, hastelloy e titânio.
Padrão de design e construção
·Normas da tubular Exchanger Manufacturers Association (TEMA), décima edição, 2019.
·Código de caldeira e reservatório de pressão ASME, Seção VIII, Divisão 1
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