Um trocador de calor a placas é uma espécie de trocador de calor recuperativo, cujo princípio se baseia na conversão e movimentação da energia térmica de um meio para outro, por meio de placas de contato. Reunidos em um pacote, eles formam uma espécie de canais pelos quais o refrigerante se move. Os parâmetros e dimensões do dispositivo são indicados pelos padrões de GOST 15518-83.
Tipos de trocadores de calor
Dependendo do grau de acessibilidade para manutenção e inspeção, os trocadores de calor são divididos em vários tipos:
- dobrável,
- brasado,
- soldado,
- semi-soldado.
Dobrável
Os aparelhos deste tipo são montados e desmontados para manutenção, inspeção e reparo periódicos. O processo de transferência de calor é realizado por meio de placas que se alternam, formando dois circuitos de movimento. Isso elimina a mistura de energia térmica entre os dois fluxos. Todas as placas são separadas por espaçadores de borracha.
Brasado
Dispositivos deste tipo não são desmontados, ao contrário do tipo considerado anteriormente, e todas as placas são soldadas entre si. As vantagens de tais dispositivos são consideradas de custo acessível e de pequenas dimensões. A principal área de aplicação são caldeiras a gás doméstico e outros sistemas de aquecimento.
Soldado
As unidades desta classe consistem em placas soldadas sem vedações de borracha. A movimentação do fluxo de calor ocorre por meio de dois canais: um ao longo do corrugado, o outro ao longo do tubular. Entre as desvantagens estão o alto custo do aparelho e seu tamanho. Os portadores de calor desta classe são usados em escala industrial.
Semi-soldado
Uma estrutura composta por placas que são instaladas de forma combinada. As vedações estão localizadas na parte externa das placas soldadas aos pares. Esses equipamentos possibilitam sua utilização em ambientes extremamente agressivos ou em sistemas de refrigeração.
Vantagens e desvantagens
Entre os aspectos positivos do uso de tais unidades estão:
- falta de grandes custos de produção e investimento;
- eficiência do fornecimento de calor;
- tamanho pequeno;
- capacidade de autolimpeza devido ao alto fluxo turbulento;
- devido ao aumento do número de placas, é possível obter um aumento de eficiência;
- confiabilidade;
- facilidade de manutenção e descarga;
- peso leve;
- facilidade de instalação;
- contaminação superficial mínima;
- eliminação completa da mistura de diferentes tipos de refrigerante, graças a um sistema de vedação especial;
- resistência à corrosão;
- alta eficiência fornece uma superfície mínima de troca de calor;
- a capacidade de reduzir as perdas de pressão ao mínimo usando placas com diferentes tipos de perfis;
- regulação da temperatura.
As desvantagens dos trocadores de calor de placas incluem:
- a necessidade de aterramento;
- exatidão com a qualidade do refrigerante.
Um grande número de vantagens permite a utilização de trocadores de calor no segmento doméstico e industrial.Exigir o refrigerante provavelmente não é uma desvantagem, mas uma necessidade, a fim de evitar a freqüência de substituição de placas que se tornaram inutilizáveis.
Dispositivo de troca de calor de placas
O trocador de calor a placas é amplamente utilizado para troca de calor de vapores ou líquidos e atua como resfriador, pré-aquecedor ou condensador. Consiste em vários componentes:
- placa móvel;
- placa fixa;
- tubos ramificados com flange roscada e conexão soldada;
- um conjunto de placas presas entre si;
- guias inferior e superior;
- suporte roscado para fixação e tachas.
As vedações de borracha estão localizadas entre as placas. O movimento da energia térmica ocorre de acordo com vários esquemas:
- fluxo direto,
- contracorrente,
- misturado.
A seleção do equipamento para instalação no sistema de aquecimento e o cálculo são efetuados através de software especial desenvolvido especificamente para este fim.
Diagrama de ligação
Para conectar a placa TO, um esquema clássico é usado, no qual estão envolvidos os tubos de entrada e saída do refrigerante localizados no painel frontal. Na maioria das vezes, esses orifícios são posicionados de forma a fornecer um contrafluxo de energia térmica e evitar a mistura de fluxos quentes e frios.
A segunda opção de conexão do trocador de calor utiliza os mesmos bicos de entrada e saída, que podem estar localizados não só no painel frontal, mas também na parte traseira.
A ligação das correntes de entrada e saída de energia térmica ocorre por meio de bicos, com conexão flangeada, roscada ou soldada.
Em alguns casos, nenhum tubo de ramificação é usado. Em seguida, a conexão é feita por meio de furos adicionais com rosca interna para a instalação de pinos, que servirão de fixação do refrigerante à tubulação. Como junta, você pode usar uma borracha resistente ao calor ou um selo de borracha.
Regras de seleção
A escolha do equipamento depende de vários parâmetros, cada um dos quais é calculado individualmente, dependendo de onde o trocador de calor será instalado.
Ao escolher um modelo, você precisa determinar os seguintes pontos:
- tipo de meio (vapor, água, etc.);
- indicadores de temperatura na entrada e saída do refrigerante;
- perda de pressão permitida;
- indicadores de temperatura máxima;
- pressão máxima dentro do dispositivo;
- carga térmica no equipamento.
Após obter os dados sobre esses parâmetros, é necessário calcular os indicadores do sistema de troca de calor. Depois disso, você pode começar a escolher um modelo, com base nos indicadores de potência disponíveis, vazão de água, diâmetro e área de troca de calor.
Princípio da Operação
O princípio de operação de um trocador de calor a placas não pode ser chamado de simples. As placas são instaladas em um ângulo de 180 graus em relação umas às outras. Normalmente, esta é uma soldagem de dois pares de placas que fornecem entrada e saída de energia térmica. O par extremo não participa do processo de transferência de calor.
Dependendo das características do projeto, os trocadores de calor são geralmente divididos em três tipos:
- circuito único,
- multi-circuito,
- nos dois sentidos.
A circulação da energia térmica em um dispositivo de circuito único é realizada de forma permanente, ao longo de todo o circuito e em uma direção, com um contrafluxo simultâneo do refrigerante.
O movimento do transportador de calor no equipamento multicircuito ocorre em diferentes direções. Esses dispositivos são usados apenas se houver uma ligeira diferença de temperatura no retorno e no fluxo de entrada.
O movimento da energia térmica em dispositivos bidirecionais ocorre ao longo de dois circuitos independentes, sujeitos a um controle constante sobre o fornecimento de calor.
Existe um outro tipo de dispositivo - um trocador de calor a placa de vapor, que é responsável pelo aquecimento da água ou de outro líquido do sistema de aquecimento. O princípio de funcionamento deste dispositivo não difere dos modelos padrão de agregados de placa.
Placas para trocador de calor de placas
O aço, com 1 mm de espessura, é usado como material para as placas. Para turbulir o fluxo do refrigerante e aumentar a área de troca de calor, a parte do fluxo das placas é nervurada ou corrugada.
Quando vista em corte, a superfície ondulada tem um perfil de triângulo equilátero. A resistência e a vazão dependem do grau do ângulo em que a ondulação está localizada. Quanto mais nítido for, menor será a resistência e maior será a velocidade do refrigerante.
Além do aço, outras ligas também são utilizadas para a fabricação de placas trocadoras de calor, dependendo de onde o dispositivo irá funcionar.
Formulários
Cada tipo de trocador de calor tem sua própria área de aplicação.
Trocadores de calor com gaxetas são geralmente usados:
- para a instalação de redes de aquecimento;
- em câmaras de refrigeração;
- em piscinas, etc.
Dispositivos brasados são usados:
- em freezers;
- em sistemas de ar condicionado;
- em sistemas de ventilação;
- em instalações de compressores.
Dispositivos soldados e semissoldados encontraram sua aplicação:
- em sistemas de controle de clima e ventilação;
- na indústria farmacêutica;
- na indústria de alimentos;
- em sistemas de aquecimento e abastecimento de água quente;
- em bombas de circulação, etc.
No uso doméstico, um tipo de trocador de calor brasado é mais freqüentemente encontrado. É responsável pelo resfriamento ou aquecimento da energia térmica.
Um trocador de calor é um elemento de sistema utilizado nas indústrias de utilidades, alimentícia, metalúrgica e de óleo e gás, bem como na construção naval. A prevalência de vantagens sobre desvantagens indica seu uso eficaz. Tendo identificado corretamente as características técnicas e funções do aparelho, pode instalar o sistema de aquecimento em casa utilizando os desenhos e diagramas de ligação do permutador de calor que estão publicamente disponíveis na Internet.
