Projeto do trocador de calor de placas

Construção de um trocador de calor de placas: entre o quadro e a placa fixa de aço, são fixados um trilho guia e uma base de suporte, que formam uma estrutura rígida em estrutura.

A superfície de troca de calor é composta por um conjunto de placas onduladas de aço inoxidável, montadas em bloco, que é fixado na estrutura fixa do aparelho. O pacote é composto por placas idênticas na base de suporte. Cada placa é instalada girando 180° em relação à anterior, formando canais em forma de seno invertido para a passagem do fluido térmico.

Nos cantos das placas há quatro orifícios que, quando montados em bloco, formam quatro coletores para a passagem do fluido térmico de aquecimento e do que está sendo aquecido. Dois orifícios na placa desempenham a função de trânsito, um é o coletor de distribuição e o outro é o coletor de saída.

A vedação de polímero é fixada nos clipes ao redor do perímetro das placas, evitando vazamentos nas lacunas entre as placas e a mistura de fluidos entre o circuito de aquecimento e o circuito aquecido.

As placas periféricas no pacote não participam do processo de transferência de calor. Nos trocadores de calor de um só passo, a última placa é 'cega' (sem orifícios).

O bloco de placas é fixado com uma placa de pressão móvel usando parafusos de aperto, uma extremidade dos quais está fixada no rolamento da placa de pressão fixa e a outra na móvel.

O trocador de calor de placas montado é instalado em uma base, fixado com parafusos através dos orifícios nas pernas de suporte da estrutura e do suporte.

Placas

O elemento chave na construção de um trocador de calor de placas é fabricado por meio de conformação a frio em uma prensa hidráulica a partir de chapas de metal, seguido de polimento eletroquímico.

As placas são estampadas a uma profundidade de 2,5 a 4 mm a partir de aços inoxidáveis ligados e ligas de titânio, dependendo das condições de temperatura de operação, pressão e propriedades químicas dos fluidos de trabalho. Os materiais mais comuns das placas são: AISI 304, AISI 316, SMO 254, Titânio.

A espessura das placas varia de 0,4 a 1 mm. As placas finas têm um custo menor e maior condutividade térmica, mas são projetadas para menor pressão e menor vida útil. O padrão para placas em trocadores de calor instalados em sistemas de aquecimento e água quente é a placa feita de aço inoxidável ligado AISI 316 com espessura de 0,5 mm.

O relevo das placas tem a função de distribuir uniformemente o fluxo pela superfície, garantir a rigidez estrutural da placa e formar um fluxo em espiral que auxilia na autolimpeza dos canais do trocador de calor.

O ângulo de formação do relevo das placas afeta a velocidade da camada de fluido de trabalho e a turbulência do fluxo, o que leva a mudanças nas características térmicas do aparelho de troca de calor.

Tipo H - canal termodinâmico longo - o trocador de calor com placas de configuração [H] caracteriza-se por um alto coeficiente de transferência de calor e uma maior queda de pressão. A alta turbulência do fluxo auxilia na autolimpeza do trocador de calor contra incrustações.

Tipo L – canal termodinâmico curto – as placas com padrão L têm um coeficiente de transferência de calor inferior, perdas de pressão significativamente menores durante a passagem do fluxo e se sujam mais rapidamente em comparação com as placas H.

Tipo M – canal misto – obtido sobrepondo os perfis H e L, herdando valores intermediários de transferência de calor e perdas de pressão.

Vedantes de polímero

Eles desempenham a função de vedação nas lacunas entre as placas e também evitam a mistura de água de aquecimento com a água aquecida.

Os elastômeros são fabricados na forma de uma junta de polímero integral (EPDM, NBR ou FKM). A vedação é fixada ao redor do contorno em um canal especial da placa do trocador de calor usando cola epóxi ou clipes estruturalmente previstos na junta. A fixação dos elastômeros nos clipes permite uma substituição rápida durante a manutenção técnica.

Nos sistemas de aquecimento e água quente, são utilizados vedantes com clipes de EPDM.

A vida útil média dos vedantes de polímero em um trocador de calor de placas é de cerca de 8 anos.