Um trocador de calor de placas é um tipo de trocador de calor recuperativo, cujo princípio se baseia na conversão e transferência de energia térmica de um meio para outro, através de placas de contato. Reunidos em um único pacote, eles formam um tipo de canal através do qual o refrigerante se move. Os parâmetros e dimensões do dispositivo são indicados pelas normas da GOST 15518-83.
Variedades de trocadores de calor
Dependendo do grau de acessibilidade para manutenção e inspeção, os trocadores de calor são divididos em vários tipos:
- dobrável
- soldado
- soldado
- semi-soldado.
Dobrável
Dispositivos 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 alternam entre si, formando dois contornos de movimento. Isso elimina a mistura de energia térmica entre os dois fluxos. Todas as placas são separadas por juntas de borracha.
Soldado
Dispositivos deste tipo não são desmontados, diferentemente do tipo considerado anteriormente, e todas as placas são soldadas juntas. A vantagem de tais dispositivos é considerada custo acessível e pequenas dimensões. O principal campo de aplicação são as caldeiras a gás domésticas e outros sistemas de aquecimento.
Soldado
As unidades desta classe consistem em placas soldadas juntas sem vedantes de borracha. O fluxo de calor se move através de dois canais: um ao longo do papelão ondulado e o segundo através do tubular. Entre as desvantagens estão o alto custo do dispositivo e seu tamanho. Os líquidos de arrefecimento desta classe são usados em escala industrial.
Semi-soldado
Um projeto que consiste em placas que são instaladas de maneira combinada. As vedações estão localizadas na parte externa das placas soldadas aos pares. Esse equipamento permite seu uso em ambientes extremamente agressivos ou em sistemas de refrigeração.
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- Desmontável
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- Soldado
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- Soldado
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- Semi-soldado
Vantagens e desvantagens
Entre os aspectos positivos do uso de tais unidades podem ser identificados:
- falta de grandes custos de produção e investimento;
- eficiência de fornecimento de calor;
- tamanhos pequenos;
- capacidade de auto-limpeza devido ao alto fluxo turbulento;
- aumentando o número de placas, é possível obter um aumento na eficiência;
- confiabilidade;
- facilidade de manutenção e descarga;
- peso leve;
- facilidade de instalação;
- contaminação mínima da superfície;
- a exclusão completa da mistura de diferentes tipos de refrigerante, graças a um sistema de vedação especial;
- resistência à corrosão;
- alta eficiência garante uma superfície mínima de troca de calor;
- a possibilidade de reduzir ao mínimo as perdas de pressão usando placas com diferentes tipos de perfis;
- ajuste de temperatura.
As desvantagens dos trocadores de calor de placas incluem:
- a necessidade de aterramento;
- precisão na qualidade do líquido de refrigeração.
Um grande número de vantagens permite o uso de trocadores de calor no segmento doméstico e industrial. Exigir o refrigerante provavelmente não é uma desvantagem, mas uma necessidade de impedir a frequência de substituição de placas desgastadas.
Os trocadores de calor de placas do dispositivo
O trocador de calor de placas é amplamente utilizado para troca de calor em vapores ou líquidos e atua como um resfriador, aquecedor ou condensador. Consiste em vários componentes:
- placa móvel;
- placa fixa;
- bocais, com flange rosqueada e conexão soldada;
- um conjunto de pratos presos juntos;
- guia inferior e superior;
- suporte roscado para montagem e pernos.
Entre as placas estão os selos de borracha. O movimento da energia térmica ocorre de várias maneiras:
- fluxo direto,
- contracorrente
- misturado.
A seleção do equipamento para instalação no sistema de aquecimento e o cálculo são realizados usando um software especial desenvolvido especificamente para esses fins.
Diagrama de fiação
Para conectar a placa A, é usado um circuito clássico no qual os tubos de entrada e saída do líquido de refrigeração estão localizados no painel frontal. Na maioria das vezes, essas aberturas são posicionadas de forma a fornecer um contrafluxo de energia térmica e impedir a mistura de fluxo quente e frio.
A segunda opção para conectar o trocador de calor usa os mesmos bicos de entrada e saída, que podem ser localizados não apenas no painel frontal, mas também na parte traseira.
Os fluxos de entrada e saída de energia térmica são conectados por meio de tubos com uma conexão flangeada, rosqueada ou soldada.
Em alguns casos, não use bicos. Em seguida, a conexão ocorre perfurando orifícios adicionais com rosca interna para a instalação de pernos, que servirão como fixadores para o líquido de arrefecimento na tubulação. Como junta, você pode usar uma borracha resistente ao calor ou uma vedação 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 selecionar um modelo, você precisa determinar os seguintes pontos:
- tipo de meio (vapor, água, etc.);
- indicadores de temperatura na entrada e saída do líquido de refrigeração;
- perda de pressão admissível;
- temperatura máxima
- pressão máxima dentro do dispositivo;
- carga térmica no equipamento.
Após a obtenção dos dados sobre esses parâmetros, é necessário calcular os indicadores do sistema de troca de calor. Depois, você pode começar a escolher um modelo, com base nos indicadores disponíveis de potência, vazão de água, diâmetro e área de transferência de calor.
Princípio da Operação
O princípio de operação do trocador de calor de placas não pode ser chamado de simples. As placas são montadas em um ângulo de 180 graus entre si. Normalmente, esse é um pico de dois pares de placas que fornecem entrada e saída de energia térmica. O par extremo não está envolvido no processo de transferência de calor.
Dependendo das características do projeto, os trocadores de calor geralmente são divididos em três tipos:
- circuito único,
- multi-circuito
- bidirecional.
A circulação de energia térmica em um dispositivo de circuito único é realizada permanentemente, ao longo de todo o circuito e em uma direção, com um contrafluxo simultâneo do líquido de refrigeração.
O movimento do transportador térmico em equipamentos de múltiplos circuitos ocorre em várias direções. Tais dispositivos são usados apenas se houver uma pequena 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 monitoramento constante do suprimento de calor.
Há outro tipo de dispositivo - um trocador de calor com placa de vapor, responsável pelo aquecimento de água ou outro líquido no sistema de aquecimento. O princípio de operação deste dispositivo não difere dos modelos padrão de agregados de placas.
Placas do trocador de calor de placas
O material para as chapas é de aço com 1 mm de espessura. Para turbulizar o fluxo do líquido de arrefecimento e aumentar a área de transferência de calor, a parte do fluxo das placas é formada com nervuras ou na forma de uma ondulação.
Se você observar a seção transversal, a superfície ondulada terá o perfil de um triângulo equilátero. A resistência e a taxa de fluxo dependem do grau do ângulo em que a ondulação está localizada. Quanto mais nítida, menor a resistência e maior a velocidade do líquido de refrigeração.
Além do aço, outras ligas também são usadas para fazer as placas do trocador de calor, dependendo de onde o dispositivo funcionará.
Campos de aplicação
Cada tipo de trocador de calor tem seu próprio campo de aplicação.
Trocadores de calor dobráveis são comumente usados:
- para instalação de redes de aquecimento;
- em refrigeradores;
- em piscinas, etc.
Os dispositivos soldados são usados:
- em freezers;
- em sistemas de ar condicionado;
- em sistemas de ventilação;
- em instalações de compressores.
Os dispositivos soldados e semi-soldados encontraram sua aplicação:
- em sistemas de controle climático e ventilação;
- na indústria farmacêutica;
- na indústria de alimentos;
- em sistemas de aquecimento e fornecimento de água quente;
- em bombas de circulação, etc.
No uso doméstico, o tipo de trocador de calor mais frequentemente soldado. Ele é responsável pelo resfriamento ou aquecimento da energia térmica.
Um trocador de calor é um elemento do sistema usado no setor de serviços públicos, indústrias de alimentos, metalurgia e petróleo e gás, bem como na construção naval. A predominância de vantagens sobre as desvantagens indica sua aplicação efetiva. Depois de determinar corretamente as características técnicas e tarefas do dispositivo, você pode instalar o sistema de aquecimento em casa usando os desenhos e os diagramas de conexão do trocador de calor disponíveis na Internet.
