Um permutador de calor é uma peça de equipamento que transfere continuamente calor de um meio para outro. Existem dois tipos principais de permutadores de calor: direto e indireto.
- Permutador de calor direto, em que ambos os meios estão em contacto direto um com o outro. Assume-se que os fluidos não se misturam entre si. Um exemplo deste tipo de permutador de calor é uma torre de arrefecimento, onde a água é arrefecida por contacto direto com o ar.
- Permutador de calor indireto, no qual dois fluidos são separados por uma parede através da qual o calor é transferido.
Os permutadores de calor indirectos estão disponíveis em vários tipos principais (placa, concha, tubo, tubo ondulado, espiral, etc.). Em geral, o tubo de aço corrugado oferece a melhor solução para os problemas térmicos, proporcionando os limites de pressão e temperatura mais alargados.
Princípios de funcionamento
Num permutador de calor indireto, o calor é transferido principalmente por condução e convecção:
- Condução: O calor é transferido através das paredes do permutador de calor.
- Convecção: O calor é transferido entre as paredes do permutador e os fluidos em movimento.
Tudo se baseia na teoria da transferência de calor.
As leis naturais da física permitem sempre que a energia de condução num sistema flua até ser atingido o equilíbrio. O calor deixa o corpo mais quente ou o fluido mais quente, desde que haja uma diferença de temperatura, e é transferido para o meio frio.
Um permutador de calor segue este princípio no seu esforço para atingir a igualização. Com um permutador de calor, o calor penetra na superfície, que separa muito facilmente o meio quente do meio frio.
Por isso, é possível aquecer ou arrefecer fluidos ou gases que tenham níveis de energia mínimos. A teoria da transferência de calorde um meio para outro, ou de um fluido para outro, é determinada por várias regras básicas:
- O calor transfere-se sempre de um meio quente para um meio frio.
- Tem de haver sempre uma diferença de temperatura entre os meios.
- O calor perdido pelo meio quente é igual à quantidade de calor ganha pelo meio frio, exceto no que diz respeito às perdas para o ambiente.
Tipos comuns de permutadores de calor indirectos
Permutador de calor de tubo concêntrico (tubo duplo):
- Consiste num tubo dentro de um tubo maior.
- Um fluido flui através do tubo interior e o outro flui através do espaço anular entre os dois tubos.
- Podem ser configurados em paralelo ou em contra-fluxo.
Permutador de calor de casco e tubo:
- Consiste num feixe de tubos contidos numa caixa.
- Um fluido passa através dos tubos e o outro fluido passa através do invólucro à volta dos tubos.
- A configuração pode ser de fluxo paralelo, contrafluxo ou fluxo cruzado.
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