Trocador de calor de placa e estrutura: o que, como, tipos, funcionamento, dimensionamento, limpeza, aplicações

No campo industrial em várias finalidades é usado “trocador de calor de placa e estrutura”. Dentro do trocador de calor de placa e estrutura, a temperatura e a transferência de calor são sempre transferidas de maior para menor.

Na área industrial os trocadores de calor são utilizados em grande quantidade dentre eles o trocador de calor de placas e carcaça é um deles. O trocador de calor de placas e carcaça utiliza como uma placa metálica através da qual o calor pode ser transferido entre a presença de dois fluidos. É transportar um quadro e preso entre um seguidor e a cabeça.

O que é trocador de calor de placas e quadros?

O trocador de calor de placa e estrutura é um dispositivo que é o trocador de calor mais adequado para trocar a pressão de baixa pressão para média pressão pelo meio de fluidos de pressão. É usado em refrigeração livre, caldeiras.

O trocador de calor de placa e estrutura é um dispositivo que é utilizado em uma sequência de placas metálicas onde o calor é movido livremente de um fluido para outro fluido. As placas da placa e do trocador de calor da estrutura são colocadas uma sobre a outra para criar um canal de sequência para que o fluido de pressão possa se mover dentro dele.

Como funciona o trocador de calor de placas e quadros?

O trocador de calor de placa e estrutura é um dispositivo amplamente utilizado em pequenos projetos soldados. A principal conveniência do trocador de calor de placa e estrutura é que o fluido de pressão pode ser facilmente distribuído sobre placas de metal.

As placas de gaxetas do trocador de calor de placa e quadro cortam o calor através da superfície do trocador e ajudam a separar o meio do quente para o meio do frio. Por esta razão, fluido de temperatura mais baixa, gás e fluido de temperatura mais alta, gás usam um nível mínimo de energia.

O princípio de funcionamento do trocador de calor de placa e estrutura é derivado profundamente na seção abaixo,

No início do processo várias placas são empilhadas juntas.

As gaxetas são usadas dentro do trocador de calor de placa e estrutura, o que pode permitir evitar fluidos que estão entrando das placas alternadas. As gaxetas podem mover-se facilmente para o lado esquerdo ou direito para criar bloco. Em cada canal das placas fluirão definitivamente dois fluidos. Os orifícios das placas de gaxetas no trocador de calor de placa e estrutura se alinham desta forma a partir de um tubo como um canal de onde o fluido pode fluir.

Se passarmos pelas placas de gaxeta do trocador de calor de placa e quadro, podemos observar que o lado da placa de gaxeta dos suplentes está bloqueado.

Se o fluido mais frio puder passar pelo trocador de calor da placa e da estrutura, então o fluido está entrando pela entrada superior do lado esquerdo.

Depois de entrar no fluido do resfriador, ele pode fluxo através da placa 2, placa 4 e placa 6. Depois disso, o fluido do resfriador deixou uma temperatura alta e saiu do lado esquerdo inferior do lado de fora.

Na próxima etapa, o fluido de alta temperatura entra pelo lado direito da entrada inferior e pode fluxo através da placa 1, placa 3 e placa 5. Depois disso, o fluido quente descargas da saída superior do lado direito.

A gaxeta do trocador de calor de placa e estrutura pode fluir o fluido dentro do canal específico.

Neste processo as placas que continham os canais de onde os fluidos são flui com temperatura diferente e tem sempre a tendência de fluir o fluido da temperatura quente para a temperatura fria.  

O fluido de temperatura mais alta transfere uma pequena quantidade de energia térmica para o fluido de temperatura mais baixa. O tipo diferente de dois fluidos nunca combina uns aos outros e eles nunca se encontram entre si apenas porque a separação é feita pela parede da placa de metal. Por esta razão, o fluido de temperatura mais baixa estava ficando quente e o fluido de temperatura mais baixa ficando frio. A quantidade de troca de calor no trocador de calor de placa e estrutura é do tipo simples.

Devemos sempre assegurar que, as mangas de proteção precisam ser fixadas com as barras de aperto sobre as roscas. Isolado deve ser mantido mais térmico energia.

O fluxo do fluido é contrafluxo.

O princípio de funcionamento do contrafluxo é mais eficaz apenas por causa da diferença média logarítmica de temperatura. Média logarítmica da diferença de temperatura (LMTD) é maior.

Tipos de trocador de calor de placa e quadro:

O trocador de calor de placa e estrutura pode ser classificado em quatro categorias. Eles estão,

1. Placa brasada e trocador de calor de estrutura
2. Trocador de calor de placa e estrutura com gaxeta
3. Placa soldada e trocador de calor de estrutura
4. Placa semi-soldada e trocador de calor de estrutura

A descrição dos tipos de classificação do trocador de calor de placa e estrutura é fornecida abaixo,

Placa brasada e trocador de calor de estrutura:

A estrutura da placa brasada e do trocador de calor da estrutura carrega a junta e a estrutura do nome do equipamento. Placa brasada e trocador de calor de quadro usado principalmente para pequenas aplicações, mas agora placa brasada e trocador de calor de quadro amplamente para as grandes aplicações. No setor de refrigeração e automotivo é usado principalmente.

No uso do trocador de calor de placa e estrutura soldada aço inoxidável e brasagem de cobre é usado para fazer suas placas por esta razão tem características de alta resistência à corrosão. Esta placa brasada e trocadores de calor de quadro são muito leves e eficiente por esta razão este tipo do trocador de calor é econômico.

A placa brasada e o trocador de calor da estrutura contêm placas de metal finas para isolar o fluido de pressão, mas as lâminas de metal juntas para fazer uma vedação completa. A vedação deste trocador de calor é formada com a ajuda do posicionamento e brasagem das placas metálicas pelas quais o fluxo do fluido será determinado. Ele contém alta pressão e temperatura mais alta.

Os benefícios de usar o trocador de calor de placa e estrutura soldada são,

1. Trocadores são usados.
2. Baixo custo de manutenção.
3. Projeto de construção é fácil.
4. A perda de calor é muito mínima.

Trocador de calor de placa e estrutura com gaxeta:

No trocador de calor de placa e estrutura com gaxeta, várias folhas de metal finas são usadas para fazer a estrutura do canal. A capacidade de aquecimento ou resfriamento pode ser aumentada ou diminuída adicionando ou subtraindo as folhas de metal finas internas. A finalidade de reparo ou lavagem também pode ser desmontada. Os metais que são usados ​​para fazer as placas finas são aço inoxidável, platina e aço macio. Na placa gaxetada e as gaxetas do trocador de calor da estrutura são feitas de borracha.

Na engenharia de processo, setor automotivo, HVAC de serviço pesado, o trocador de calor de placa e estrutura com gaxeta é amplamente utilizado.

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Os benefícios de usar o trocador de calor de placa e estrutura com gaxeta são,

1. Baixo custo de manutenção.
2. Vazamento pode facilmente evitar.
3. A substituição da válvula de expansão não é difícil.
4. A limpeza das placas finas de metal não enfrenta dificuldades.

Placa soldada e trocador de calor de quadro:

Se olharmos para a estrutura da placa soldada e do trocador de calor da estrutura, podemos observar que a estrutura interna é tão semelhante com a placa com gaxeta e o trocador de calor da estrutura.

Os benefícios de usar placa soldada e trocador de calor de estrutura são,

1. A perda de fluido é muito menor.
2. É do tipo altamente robusto.
3. Fluido corrosivo ou quente pode se mover facilmente nele.

Placa semi-soldada e trocador de calor de estrutura:

Com a ajuda de dois pares de placas, o interior placas de metal são feitas e são soldadas. Outros pares de gaxetas um par é soldado para fazer o caminho do fluido e outro par é gaxetado para fazer o caminho do fluido.

Os benefícios de usar placa semi-soldada e trocador de calor de estrutura são,

1. A perda de fluido é muito menor.
2. A movimentação de materiais pesados ​​não está enfrentando dificuldades.

Diagrama do trocador de calor de placa e estrutura:

O diagrama do trocador de calor de placa e estrutura é dado abaixo,

Aplicações de trocador de calor de placa e estrutura:

A aplicação de trocador de calor de placas e quadros são dadas abaixo,

1. Isolamento da bomba de calor
2. Aquecedores de água
3. Recuperação de calor residual
4. Arrefecimento grátis
5. Isolamento da torre de resfriamento

Isolamento da bomba de calor:

Por proteger o bomba de calor dos contaminantes no fornecimento de água são utilizados trocadores de placas da série Graham. A cabine de alto grau de turbulência pode ser facilmente mantida pelo trocador da série de placas Graham, que reduz a incrustação e é apropriado para fluir o fluido de temperatura mais alta.

Aquecedores de água:

O aço inoxidável é usado para fazer aquecedor de água. Possui alta taxa de transferência de calor e resistividade na corrosão. No aquecedor de água, principalmente o trocador de placas Graham é usado, o que é apropriado para fluir o fluido de temperatura mais alta.

Recuperação de calor residual:

O calor residual pode ser gerado com a ajuda de chillers, condensador de vapor e muitos outros processos são usados ​​para fazer calor do ar ou da água. Alta eficiência e temperatura mais baixa ajuda a reduzir o custo de energia.

Arrefecimento grátis:

Para a operação de resfriadores de refrigeração livre, o sistema de refrigeração é desligado e ajuda a reduzir o custo de utilidade da planta. No trocador de placas Graham de resfriamento livre são usados. Durante o processo de resfriamento livre, o ar é pré-resfriado com a ajuda da água da torre de resfriamento.

Isolamento da torre de resfriamento:

Com a ajuda do isolamento da torre de resfriamento, a água de resfriamento é circulada nos edifícios. . No trocador de placas Graham de isolamento de torre de resfriamento são usados ​​para minimizar a turbulência da água.

Dimensionamento do trocador de calor de placa e estrutura:

Para o processo de medição do dimensionamento do trocador de calor de placas e carcaças são seguidos alguns passos. Eles estão,

1. Obtenha os dados do projeto
2. Calculando o fluxo de calor
3. Calculando o número necessário de placas finas
4. Confirmação do tamanho do trocador de calor

Obtenha os dados de design:

No início para calcular o tamanho do trocador de calor de placa e quadro o primeiro passo a seguir é obter os dados de design. Os dados que devem seguir para executar este processo estão listados abaixo,

• Propriedades presentes nos fluidos.
• Temperatura para cada fluido na saída e na entrada.
• Pressão para o fluido na entrada.
• Queda de pressão admissível.

Calculando o fluxo de calor:

Se a vazão do fluido que flui, calor específico, temperatura de entrada, temperatura de saída ou conhecer o lado frio ou o lado quente, o fluxo de calor pode ser facilmente calculado.

Com a ajuda da fórmula a partir da qual o fluxo de calor pode ser calculado é dada abaixo,

Onde,

m_c = Vazão de massa no lado de temperatura mais baixa em kg por segundo

C_pc= Calor específico no lado da temperatura mais baixa

T₂= Temperatura de saída no lado da temperatura mais baixa em Kelvin

T₁= Temperatura de entrada no lado da temperatura mais baixa em Kelvin

m_h = Taxa de fluxo de massa no lado da temperatura mais alta em kg por segundo

C_ph= Calor específico no lado da temperatura mais alta

T₄ = Temperatura de saída no lado de temperatura mais alta em Kelvin

T₃ = Temperatura de entrada no lado da temperatura mais alta em Kelvin

Com a ajuda de Transferência de calor coeficiente de fluxo de calor pode ser determinado.

Onde,

H = coeficiente global de troca de calor em kw.m².K^-1

S = Área do trocador de calor em metro quadrado

Calculando o número necessário de placas finas:

O número necessário de placas finas pode ser determinado usando esta fórmula,

N = S/s

Onde,

N = número necessário de placas finas

S = Área total da área do trocador de calor em metro quadrado

s = Tamanho de uma única placa em metro quadrado

Confirmação do tamanho do trocador de calor:

Usando o Número Nusselt o tamanho do trocador de calor pode ser determinado.

Onde,

N = Número Nusselt

a = Coeficiente dependendo da ondulação da placa

Ref = Número de Reynolds

b = Coeficiente dependendo da ondulação da placa

P_r= Número Prandtl

P_rw = Número Prandtl na parede da placa

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Limpeza e manutenção do trocador de calor de placas e quadros:

Limpeza e manutenção do trocador de calor de placa e estrutura em três etapas. Eles estão listados abaixo,

1. Manutenção agendada
2. Limpe no lugar
3. Manutenção manual

Manutenção agendada:

O processo comum de manutenção da limpeza e manutenção do trocador de calor de placa e estrutura é a manutenção programada. Neste processo programado e regularmente manter e limpar o aparelho do trocador de calor. Esses tipos de processo de limpeza e manutenção duram pelo menos seis meses.

Limpe no local:

Neste processo, periodicamente, manter e limpar o aparelho do trocador de calor. Este tipo de processo de limpeza e manutenção a placa não precisa abri-la ajuda a queda de pressão excessiva dentro do calor permutador.

Manutenções manuais:

Neste processo manter e limpar anualmente o aparelho do trocador de calor. Esse tipo de processo de limpeza e manutenção dura pelo menos mais de um ano.