Compreendendo os trocadores de calor:como eles transferem calor com eficiência

Um trocador de calor é um dispositivo especializado que auxilia na transferência de calor de um fluido para outro. Em alguns casos, uma parede sólida pode separar os fluidos e impedir que se misturem. Em outros projetos, os fluidos podem estar em contato direto uns com os outros. Nos trocadores de calor mais eficientes, a área superficial da parede entre os fluidos é maximizada e, ao mesmo tempo, minimizada a resistência ao fluxo do fluido. Aletas ou ondulações são algumas vezes usadas na parede para aumentar a área de superfície e induzir turbulência.

Aparelhos comuns que contêm um trocador de calor incluem condicionadores de ar, refrigeradores e aquecedores de ambiente. Esses dispositivos também são usados ​​em processamento químico e produção de energia. Talvez o trocador de calor mais conhecido seja o radiador de um carro, que resfria o fluido quente do radiador aproveitando o fluxo de ar sobre a superfície do radiador.

Existem três arranjos de fluxo primário com trocadores de calor:contrafluxo, fluxo paralelo e fluxo cruzado. No trocador de contrafluxo, os fluidos entram no trocador por lados opostos. Este é o design mais eficiente porque transfere a maior quantidade de calor. Na versão de fluxo paralelo, os fluidos entram pela mesma extremidade e se movem paralelamente entre si à medida que fluem para o outro lado. O trocador de calor de fluxo cruzado move os fluidos de forma perpendicular.

Existem também quatro designs diferentes de trocadores de calor:casco e tubo, placas, regenerativo e intermediário fluido ou sólido. O tipo mais típico é o design de casco e tubo. Isto tem vários tubos com aletas. Um dos fluidos passa pelos tubos enquanto o outro fluido passa sobre eles, fazendo com que sejam aquecidos ou resfriados. No trocador de calor a placas, o fluido flui através de defletores. Isso faz com que os fluidos sejam separados por placas com grande área superficial. Este tipo de trocador é normalmente mais eficiente do que o projeto de casco e tubo.

O trocador de calor regenerativo aproveita o calor de um processo específico para aquecer o fluido utilizado no mesmo processo. Eles podem ser feitos com o design de casco e tubo ou com o design de placa. O fluido intermediário ou trocador de calor sólido usa os fluidos ou sólidos dentro dele para reter o calor e movê-lo para o outro lado para ser liberado. Este método é comumente usado para resfriar gases e ao mesmo tempo remover impurezas.

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