O trocador de calor para aquecimento é o componente mais importante de qualquer caldeira. A "vida" da unidade de aquecimento depende do seu desempenho. Vejamos qual trocador de calor para o sistema de aquecimento garantirá o funcionamento eficiente da caldeira e prolongará sua vida útil.
Quais são os agregados desta categoria?
Um trocador de calor a placas para aquecimento é um sistema tecnicamente complexo que transfere energia entre o refrigerante quente e o frio. Na prática, líquidos e vapores são usados para isso, menos frequentemente gases, bases sólidas.
Em outras palavras, um trocador de calor para aquecimento é um dispositivo que não possui fonte de calor própria, e sua funcionalidade é fornecida pela energia proveniente de um sistema de aquecimento centralizado. Ou seja, uma caldeira ou salamandra não pertence às unidades desta categoria por definição. No entanto, uma bancada ou um escudo que reflita o calor dos gases de combustão do recuperador de calor podem ser considerados exemplos de trocador de calor, pois aquecem o ar da sala.
A eficiência da transferência de energia aqui depende do seguinte:
- Diferenças de temperatura entre ambientes (a presença de uma diferença significativa causa uma transferência de energia mais impressionante).
- A área de contato de meios individuais com um trocador de calor.
- Indicadores de condutividade térmica de materiais de construção.
Na verdade, um trocador de calor para água quente de aquecimento pode ser representado por qualquer tubo que seja usado para transferir um determinado meio de trabalho, que tenha uma temperatura diferente da do espaço circundante.
Tipos
Um dos critérios determinantes na escolha de um trocador de calor de um determinado plano não é apenas a natureza do refrigerante, mas também sua qualidade. Se o uso de água amolecida ou quimicamente purificada deve ser usado como meio de trabalho, é melhor dar preferência às estruturas de placas brasadas. O mesmo se aplica ao uso de refrigerantes que não deixam depósitos nas paredes da estrutura, como álcool, freon ou etilenoglicol.
Quando se trata de pontos de aquecimento de grande escala, como casas de caldeiras, aqui você pode ver com mais frequência um trocador de calor para água quente de um tipo de aquecimento dobrável. A utilização de tais soluções pode ser explicada pela presença de um ambiente de trabalho de baixa qualidade, que é utilizado em redes de aquecimento centralizado.
A simplicidade do design das unidades lamelares dobráveis contribui para sua manutenção conveniente, em particular, a desmontagem rápida durantea necessidade de remover a escala dos canais internos. Ao mesmo tempo, até mesmo artesãos inexperientes podem substituir as peças desse trocador de calor, sejam flanges ou válvulas.
De acordo com o método de transferência de energia, vale destacar a mistura e o trocador de calor de superfície para aquecimento. A primeira opera de acordo com o princípio de distribuição de energia em contato direto entre os transportadores de calor individuais. O segundo tipo transfere energia através das placas sem contato direto entre os meios de trabalho.
Se for necessário usar um trocador de calor para aquecimento como elemento de aquecimento de água em uma piscina ou como resfriador em instalações industriais, recomenda-se o uso de placas e unidades brasadas para esse fim. Esses projetos permitem que a transferência de calor mais eficiente entre dois fluidos seja alcançada rapidamente.
Materiais
Um trocador de calor para aquecimento de uma casa pode ser feito de chapas de aço ou ferro fundido, conectadas por solda com solda de cobre ou níquel. Estruturas brasadas de cobre são comuns em sistemas de aquecimento centralizado. Ao mesmo tempo, os sistemas, cujos elementos são conectados com níquel, são utilizados principalmente para atender às necessidades das áreas industriais e, se necessário, trabalhar com ambientes quimicamente agressivos.
Ferro fundido
Dando preferência aos trocadores de calor em ferro fundido, deve-se atentar para alguns pontos:
- Peso suficientemente impressionante quedevem ser levados em consideração ao desenvolver um projeto para o arranjo de uma sala de caldeiras. Quanto à introdução de tais estruturas no sistema de aquecimento de uma casa particular, esta deve ser distinguida por um pequeno volume de seções, um número mínimo de canais de fumaça usados para mover os produtos de combustão.
- As unidades em ferro fundido se distinguem pela possibilidade de transporte seccional na forma desmontada, o que torna conveniente a instalação e posterior manutenção.
- Apesar do peso, o material é bastante frágil. Portanto, durante o transporte e instalação, os impactos mecânicos nos elementos estruturais devem ser evitados. Outro perigo é o choque térmico. Se um volume impressionante de meio de trabalho a frio for colocado abruptamente na unidade que não resfriou, as paredes do trocador de calor podem rachar.
- O ferro fundido é suscetível à corrosão tanto úmida quanto seca. O primeiro é formado como resultado da exposição ao material do condensado ácido. A segunda cobre lentamente a superfície da estrutura na forma de uma película de ferrugem à medida que é usada. Como os trocadores de calor para aquecimento de uma casa particular feitos de ferro fundido têm paredes grossas, esses processos podem levar muitos anos.
- Esses sistemas aquecem por um longo tempo, mas esfriam muito lentamente, o que reduz significativamente o consumo de combustível e aumenta a eficiência do aquecimento ambiente.
Aço
A presença de um "coração" de aço não leva a uma ponderação significativa do sistema. Portanto, um trocador de calor de água para aquecimento feito deste material é frequentementeusado para atender grandes áreas.
Quanto à facilidade de instalação da estrutura de aço, a montagem final, ao contrário das unidades de ferro fundido, ocorre na fábrica. O monobloco de uma peça é bastante difícil de trazer para uma sala apertada. Além disso, a montagem em fábrica complica o reparo e a manutenção do sistema.
O trocador de calor de aço instalado no forno de aquecimento, que sofreu sérios danos, é quase impossível de recuperar em casa. Ou você tem que recorrer à desmontagem completa do sistema e enviá-lo para a oficina industrial para reparo, ou se livrar da estrutura substituindo-o.
Ao mesmo tempo, um trocador de calor de água para aquecimento feito de aço não tem medo de choque térmico ou estresse mecânico significativo. O material tem uma alta taxa de elasticidade e, portanto, lida bem com mudanças bruscas de temperatura. No entanto, a exposição prolongada ao frio ou calor extremo pode causar pequenas rachaduras nas soldas.
Se falarmos sobre a capacidade de resistir à corrosão, o trocador de calor de aço está sujeito apenas a influências eletroquímicas. Especialmente rapidamente, com contato prolongado com meios agressivos, paredes finas são corroídas pela ferrugem. Ao mesmo tempo, a vida útil do sistema pode ser sistematicamente reduzida em 5 a 15 anos. Com base nisso, os fabricantes geralmente cobrem as paredes internas dos trocadores de calor de aço com ferro fundido.
Os sistemas feitos deste material aquecem quase instantaneamente e esfriam com a mesma rapidez. Apesar da óbvia conveniência, se necessárioaquecimento ambiente rápido, esta propriedade tem uma desvantagem, um lado negativo. Assim, o efeito da fadiga do metal em certas seções da estrutura pode levar a danos menores.
Como calcular o trocador de calor?
Os cálculos do tipo faça você mesmo são uma das dúvidas mais comuns dos consumidores. Na verdade, é extremamente difícil lidar com a tarefa, pois os fabricantes de trocadores de calor tentam esconder os segredos de seus próprios desenvolvimentos de pessoas de fora, incluindo usuários.
Por causa do motivo acima, torna-se difícil descobrir o consumo real de energia da transferência de calor. Se este indicador for deliberadamente baixo, a eficiência do trocador de calor será insuficiente para atender às necessidades existentes.
Para aumentar o desempenho do sistema, muitas vezes é necessário instalar unidades volumosas. No entanto, para reduzir o número de placas trocadoras de calor usadas, basta usar um programa de cálculo especial que todo fabricante sério de equipamentos de aquecimento possui.
Permutadores de calor para aquecimento com as próprias mãos
Como fazer um design eficiente que lide com as funções de transferência de calor com suas próprias mãos? Para isso, basta retornar à definição típica dos dispositivos desta categoria. Acontece que para montar um trocador de calor simples, basta pegar um tubo de metalum certo comprimento, enrole-o em um anel e coloque-o em um recipiente cheio de água.
Trazendo a saída e entrada do tubo para fora, é possível obter um design funcional que irá aquecer ou resfriar o fluido de trabalho, dependendo da necessidade existente.
Trocador de calor com jaqueta d'água
Além do sistema serpentino, você pode fazer seu próprio trocador de calor, conhecido como "jaqueta d'água". Tais sistemas operam com base no princípio de distribuição de energia entre vários recipientes selados colocados uns nos outros.
A troca de calor de acordo com este princípio é usada com sucesso em caldeiras de combustível sólido de pequeno porte. Apesar da simplicidade geral do projeto, a desvantagem de tais sistemas é a presença de uma pressão de operação relativamente baixa, para a qual essas unidades são projetadas. Além disso, a fabricação de trocadores de calor operando com o princípio de "jaqueta de água" deve ser realizada por um soldador experiente. É bastante problemático projetar e montar tal sistema a partir de materiais improvisados sem ter as habilidades apropriadas.
Trocador de calor de placa de tubo
Provavelmente a mais difícil de todas as opções disponíveis para autofabricação é um sistema chamado "placa de tubo". Esta definição foi atribuída a trocadores de calor caseiros que contêm uma quantidade substancial de conexões de tubulação em expansão.
Tais unidades são apresentadas na forma de três recipientes selados. Dois deles são colocados em bordas opostas da estrutura e conectadoscondutores de metal do meio de trabalho, que são alargados nas extremidades de tais vasos. A troca de calor é realizada na terceira parte - meio - devido ao movimento do meio de trabalho líquido entre os tanques através das tubulações.
Buscando soluções alternativas
Se não houver maneira de automontar o trocador de calor usando os métodos acima, você pode tentar encontrar materiais para a fabricação do futuro sistema em seu próprio armário ou em um aterro sanitário. Por exemplo, um antigo toalheiro aquecido seria uma excelente solução para criar um dispositivo em forma de bobina. Qualquer radiador doméstico que não vaze também funcionará.
Quanto ao uso de radiadores de fogões de carro, de fato, eles podem ser usados imediatamente como elemento de aquecimento combinando unidades individuais com adaptadores para aumentar a área de troca de calor.
Um dispositivo eficaz pode ser criado com base em um aquecedor de água antigo. Nesse caso, você nem precisa refazer quase nada.
No final
Como você pode ver, o princípio de operação dos trocadores de calor é aproximadamente o mesmo em todos os lugares. Dependendo das condições de operação, tais unidades podem funcionar tanto para aquecimento quanto para resfriamento do meio de trabalho: gás, líquido ou sólido.
Ao escolher uma solução de fábrica, muito depende das tarefas atribuídas ao trocador de calor e, no caso de automontagem, da imaginação de engenharia do mestre.
