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Trocador de calor de casco e tubos

1850
Trocador de calor de casco e tubo usado em engenharia mecânica para aplicações de transferência de calor.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Um trocador de calor de casco e tubos é um tipo comum de trocador usado em aplicações de alta pressão. Ele consiste em uma série de tubos (o feixe de tubos) envoltos por um casco cilíndrico maior. Um fluido flui através dos tubos, enquanto o outro fluido flui sobre os tubos dentro do casco, facilitando a transferência de calor entre os dois fluidos.

O projeto de um trocador de calor de casco e tubos oferece flexibilidade e robustez significativas, tornando-o um equipamento essencial nas indústrias de processo. Os principais componentes incluem o casco, os tubos, as placas tubulares, os defletores e os coletores (ou canais). O fluido do lado dos tubos é direcionado através dos tubos, enquanto o fluido do lado do casco flui no espaço entre os tubos e o casco. Os defletores são placas colocadas dentro do casco que servem a dois propósitos principais: suportar os tubos, prevenindo vibrações e deformações, e direcionar o fluido do lado do casco para fluir transversalmente ao feixe de tubos em um padrão em ziguezague. Esse fluxo cruzado aumenta a velocidade do fluido e o coeficiente de transferência de calor, melhorando significativamente a eficiência do trocador em comparação com o fluxo axial simples. Existem diferentes configurações, como projetos de passagem única ou de múltiplas passagens, tanto no lado dos tubos quanto no lado do casco, permitindo que os engenheiros otimizem o projeto para perfis de temperatura específicos e restrições de perda de carga. Por exemplo, um trocador de calor "1-2" possui uma passagem no lado do casco e duas passagens no lado dos tubos. Os materiais de construção podem variar bastante, desde aço carbono até ligas de alto teor de níquel, para suportar fluidos corrosivos e temperaturas extremas.

UNESCO Nomenclature: 3317
Engenharia mecânica

Tipo

Dispositivo físico

Interrupção

Fundamentais

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Condensadores e caldeiras das primeiras máquinas a vapor (por exemplo, o condensador separado de James Watt)
  • Avanços na metalurgia para a produção de tubos sem costura e grandes invólucros de aço.
  • desenvolvimento de técnicas de soldagem e fabricação
  • Compreensão dos princípios de transferência de calor por convecção

Aplicações

  • refinarias de petróleo e plantas petroquímicas
  • condensadores de vapor em usinas de geração de energia
  • Aquecimento e resfriamento de fluidos de processo na indústria química.
  • Sistemas de refrigeração e climatização de grande escala (chillers)
  • pré-aquecedores e caldeiras em diversos processos industriais

Patentes:

  • US13280A

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: casco e tubo, trocador de calor, tanque, defletores, feixe tubular, transferência de calor, engenharia de processos, condensador, caldeira, engenharia mecânica.

Contexto histórico

Trocador de calor de casco e tubos

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1867
1875-01-01
1881

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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