Entre os dois tipos de trocadores de calor aquecidos a vapor, o comportamento térmico, especialmente o fluxo turbulento produzido, em um trocador de calor a placas para vapor contribui para o aumento na eficiência de transferência de calor, isso implica um valor "k" maior do que, comparado ao trocador de calor de casco e tubo é tipicamente da ordem de 3-5 vezes maior.
A alta eficiência térmica tem um preço, e esta é a queda de pressão no lado do fluido aquecido. Comparado ao trocador de calor de casco e tubo, o trocador de calor de placa de vapor normalmente requer uma queda de pressão ligeiramente maior para permitir um projeto eficiente.
No permutador de calor de placas para vapor, o modo de fluxo dos fluxos é geralmente em contracorrente. Isto, juntamente com o alto coeficiente de transferência de calor, torna possível projetar trocadores de calor a placas com uma aproximação de temperatura muito precisa, o que significa que o meio aquecido pode estar muito próximo da temperatura de saturação do vapor. Este fato é particularmente importante quando o meio utilizado é vapor de baixa pressão ou vapor a vácuo.
Em um trocador de calor a placas para vapor, é possível uma aproximação muito aproximada da temperatura.
O design compacto do trocador de calor a placas para vapor tem uma série de benefícios em termos de peso, espaço necessário e volume necessário. A combinação de baixo peso e tamanho reduzido reduz os custos de instalação. Além disso, pequenas dimensões de volume garantem uma baixa relação entre pressão e volume, o que, para um pequeno trocador, pode fazer com que os certificados de vaso de pressão e inspeções regulares das autoridades não sejam necessários.
O trocador de calor de carcaça e tubo é diferente em seu projeto mecânico
O trocador de casco e tubo pode ser projetado para uma ampla gama de temperaturas e pressões. Os limites operacionais atuais para Trocadores de calor de placas para vapor inteiramente soldado eles são 350oC e 40 barg, que são suficientes para a maioria dos aplicativos.
Materiais de construção exóticos, como Titanium e Hastelloy, são alternativas padronizadas para as placas deste tipo de trocadores de calor. Quando usamos trocadores de tubos e casing, esta solução pode ser muito cara, do ponto de vista da necessidade de mais material.
Os tubos que compõem um trocador de casco e tubo são sensíveis a vibrações, além de serem os trocadores de calor de placas para vapor mais resistentes a estes são para outros tipos de fadiga por pressão.
As conexões de entrada e saída geralmente estão localizadas na estrutura de um trocador de calor de placas. Isso simplifica o circuito de tubos necessários em comparação com o trocador de calor de casco e tubo.
A ondulação das placas cria um fluxo turbulento muito alto, o que atrasa a incrustação da superfície do trocador de calor. Em um dos invólucros e tubos, o fluxo é menos turbulento, portanto, o risco de entupimento é maior e eles precisam ser limpos com mais frequência. A orientação vertical das placas faz com que a purga de condensado seja mais fácil no trocador de calor de placas do que no trocador de calor de casco e tubo, no qual os tubos são normalmente colocados horizontalmente.
Precisão no controle de temperatura
A combinação de baixo teor de fluxo, alta eficiência térmica e pequeno peso torna o permutador de calor de placas de vapor ideal para aquelas aplicações onde o tempo de resposta rápido é necessário. A produção de água quente é um exemplo claro em que um trocador de calor a vapor é superior ao trocador de calor de casco e tubo.
No gráfico anterior, a alteração da temperatura de saída é mostrada quando a energia é alterada de valores altos para níveis de operação baixos. Comparado a um trocador de calor a vapor, o trocador de calor de casco e tubo mostra uma resposta mais lenta a mudanças de carga devido ao aumento de peso, volume de fluido contido e menor coeficiente de transferência de calor.
Comparação de operação em condições de interrupção
Se a interrupção ocorrer, significa que a pressão de condensação é menor que a previsão da linha de condensado. Nestas circunstâncias, o condensado entrará novamente no permutador. É provável que isso aconteça em muitas aplicações de aquecimento de água, quando o trocador está trabalhando com carga parcial.
Em um trocador de calor de carcaça e tubo, a área de contato entre vapor e condensado frio é relativamente grande, enquanto que em um dos pratos é bastante pequena. No trocador de calor de casco e tubo, isso pode causar um problema quando a carga é alterada. O vapor se mistura com o condensado frio e produz ruído, golpe de aríete e controle inadequado da temperatura. Em um trocador de calor de placa de vapor bem dimensionado, implosões, problemas de ruído e controle de temperatura insatisfatório não ocorrerão.
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