A principal vantagem dos trocadores de calor a placas é seu excelente desempenho térmico, mas existem outros fatores que também influenciam o tamanho desse tipo de trocador de calor. trocadores de calor aquecidos a vapor, como é o caso de sujar.
Todos os trocadores de calor a placas são expostos a incrustações quando em operação. Isso ocorre porque os fluidos são geralmente sujos e / ou instáveis e produzem um rápido crescimento de depósitos. Essas manchas são uma combinação de diferentes tipos, como depósitos.
Os depósitos são uma forma de incrustação e é um fenômeno que ocorre no lado frio das aplicações de vapor. O grande risco é que os depósitos de CaCO3 se acumulem e isso está intimamente relacionado à qualidade da água. A alta temperatura na parede das placas do trocador faz com que os depósitos acelerem, como mostra a figura a seguir:
A quantidade de sujeira na parede depende de como a unidade funciona. Uma transferência de calor constante, em teoria, pode produzir depósitos sem limites. A espessura e a condutividade térmica são fatores que determinam a resistência à incrustação dos trocadores de calor de placas.
O coeficiente de sujidade (Rf 10-4M2K / W) foi usado como uma medida de capacidade de funcionar sob condições permutador de incrustações e é uma forma comum de expressar uma margem de permutador de calor de placas para vapor de habitação e tubos. No entanto, devido ao maior valor de k no PHE, se o mesmo fator Rf especificado para um trocador tubular for usado para o projeto de um trocador de calor a placas, ele será superdimensionado. Um 10-20% Rf é usado.
Como evitar depósitos em trocadores de calor a placas
Para evitar depósitos, há três fatores a serem considerados ao projetar o trocadores de calor a placas para vapor:
- A temperatura do condensado tem que ser relativamente baixa, cerca de 120 ° C. Quando grandes depósitos são esperados, até mesmo uma temperatura mais baixa deve ser considerada. Isso pode minimizar a geração de produtos revaporizados.
- O método preferido de controle é o controle de vapor na entrada com drenagem ativa de condensado, uma vez que este método minimiza a temperatura de condensação.
Usar trocadores de calor a placas com vedações a vapor, uma vez que eles podem ser abertos para limpeza.
Dimensionamento econômico com temperatura de condensação relativamente baixa
Devido à alta eficiência térmica dos trocadores de calor a placas e ao baixo custo de poder aumentar a superfície de transferência de calor para um determinado quadro, recomenda-se dimensionamento do trocador de calor a placas para uma temperatura de condensação relativamente baixa. Especialmente se houver risco de acumulação de escala e / ou se for gerado revaporizado que não pode ser recuperado.
Disposição no by-pass
Quando o fluido do lado do secundário é aquecido apenas alguns graus, se, por exemplo, o fluxo é relativamente grande, é geralmente a queda da pressão permitida que define as dimensões do permutador de calor. Isso significa que é necessário adicionar uma série de placas extras para projetar o equipamento com os requisitos de queda de pressão.
Isso nos leva a desenvolver uma trocador de chapas termicamente superdimensionada. Este sobredimensionamento não só aumenta o preço, como também dificulta o controle do trocador.
Em muitos casos, o problema pode ser resolvido com a introdução de um by-pass no lado secundário, permitindo otimizar o fluxo através do trocador e reduzindo a área de transferência de calor, o que pode reduzir os custos consideravelmente. A temperatura do fluido aquecido será maior, o que melhora a estabilidade do controle de temperatura.
Entrada de vapor extra
Em serviços em que um grande número de chapas é necessário para atingir o desempenho térmico, uma conexão de entrada de vapor adicional pode ser necessária para se encarregar de um fluxo de vapor comparativamente grande. Esta é uma opção amplamente usada quando a pressão de vapor necessária é baixa, ou a sua temperatura está próxima da temperatura de saída do fluido aquecido.
Se adicionarmos uma conexão extra, evitamos a opção de uma unidade maior com conexões maiores. Consequentemente, o superdimensionado e o aumento de custo que isso implica são evitados.
Redução da pressão de vapor
Quando a temperatura de saturação do vapor é superior à temperatura de saída do meio aquecido, o sobredimensionamento térmico indesejado pode ser evitado reduzindo a pressão de entrada de vapor com uma válvula redutora de pressão.
A redução da pressão de vapor também é necessária quando o meio de aquecimento usado é vapor saturado a alta pressão, e o tipo ideal de trocador de calor é um trocador de placas com juntas. Com a redução da pressão do vapor, conseguimos que a temperatura do vapor diminua e o projeto do trocador esteja dentro dos limites de temperatura de projeto das juntas.
Por exemplo, uma seco saturado 98 vapor% para 16 bar g, e 204oC, é reduzida a 3 bar, a temperatura resultante do 150oC. Tenha em mente que a pressão de vapor saturado resultará em um pequeno aumento na temperatura.
Aquecimento e sub-resfriamento de condensado em uma unidade
Devido à alta eficiência térmica dos trocadores de calor a placas, às vezes é possível aquecer um fluido secundário e sub-resfriamento do condensado resultante na mesma unidade. Isso só pode ser usado se o critério primário de controle de condensado com válvula de controle de duas vias for aplicado.
Outra condição é que a temperatura de entrada do fluido a ser aquecido seja pelo menos 10oC na temperatura desejada de saída do condensado. A grande vantagem do aquecimento e sub-resfriamento em uma unidade é que os investimentos em tanques de sub-resfriamento e sub-resfriadores separados não são necessários.
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