Trocador de calor de casco e tubo: noções básicas que você precisa ter

Uma das considerações de design mais importantes que se deve fazer ao projetar um trocador de calor de casco e tubo é a seleção de fluido. 

Escolher os fluidos corretos e selecionar qual fluido será usado no lado da carcaça e que será usado no lado do tubo, geralmente afeta outras considerações de projeto, como definição de zona, área do trocador, taxas de fluxo e os materiais que podem ser mais adequados para o propósito do seu design de trocador.

Embora a seleção de fluidos frequentemente inclua decisões complexas baseadas em fatores como estabilidade térmica, considerações de pressão, economia e bombeabilidade, existem algumas categorias básicas de fluidos que podem ajudar a restringir sua seleção com base nas propriedades gerais dos fluidos.

Principais fatores para determinar os melhores fluidos

  • Pressão;
  • Incrustação;
  • Vapor.

Pressão

Se você está projetando um trocador de calor para aplicações de alta pressão, então você precisa tomar uma decisão sobre onde colocar os fluidos de alta pressão. A escolha de colocar o fluido de alta pressão no lado do tubo permite reduzir ou minimizar o custo de fabricação do trocador.

Como o diâmetro da tubulação é menor no lado do tubo, você provavelmente precisará de menos material com alta pressão no lado do tubo do que no lado maior da carcaça. 

A espessura do metal no lado do tubo terá uma taxa de pressão mais alta do que a mesma espessura do metal no lado maior do casco, o que pode ter implicações de custo para o seu projeto.

Incrustação

Outra consideração a ser levada em conta ao selecionar os fluidos para o lado da carcaça e do tubo é o potencial dos líquidos que você escolheu. Essencialmente, esta consideração é baseada em quão fácil será limpar o permutador de calor e as implicações da incrustação para a função global do permutador de calor. 

Para fazer a escolha certa, você precisa considerar a configuração do trocador de calor com a qual você escolheu trabalhar. Os tubos retos, por exemplo, são muito mais fáceis de limpar do que os tubos em U. 

Um tubo de ensaio fixo pode impossibilitar a limpeza do lado da casca do seu permutador de calor, caso em que um líquido incrustante seria uma péssima ideia. 

Um padrão de tubo quadrado pode facilitar a limpeza do lado da concha do seu trocador de calor de casco e tubo, permitindo que você coloque seu líquido de incrustação nessa área.

Essencialmente, as principais considerações, em termos de incrustação, são como é fácil limpar o trocador e o potencial de entupimento para estragar o sistema. Se o líquido estiver sujeito a incrustações e o lado da casca for quase impossível de ser limpo, você deve colocar o líquido no lado do tubo.

Vapor

Se você estiver trabalhando com vapores ou precisar de vapor no trocador de calor, é melhor usar o vapor no lado da casca, e não no tubo. Os vapores normalmente exigem volumes mais altos e oferecem um coeficiente de transferência de calor menor. 

A colocação de vapores no lado da casca pode ajudar a reduzir as quedas de pressão para um determinado volume. Geralmente também oferecerá coeficientes de transferência de calor mais altos.

Considerações finais

As sugestões e informações acima servem apenas como diretrizes para ajudar a simplificar o processo de escolha de materiais, líquidos e seleção dos lados corretos para esses líquidos. 

O design do trocador de calor de casco e tubo é um empreendimento complexo, com vários fatores que influenciam a escolha do material e do design. Aproximar-se de uma organização profissional para projetar, reparar e limpar seu trocador de calor pode ajudar a garantir que você tenha equipamentos bem conservados e funcionando por um longo tempo.

 

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