Em um trocador de calor de cascos e tubos, o líquido refrigerante geralmente flui através do “núcleo do tubo” central para refrigerar óleo quente, água ou ar que passa por cima e em volta dos tubos. A direção em que os dois fluidos passam pelo trocador de calor pode ser “fluxo paralelo” ou “contrafluxo”. Neste artigo, estamos analisando por que o contrafluxo é mais eficiente e por que a Bowman recomenda esse método ao instalar seus trocadores de calor.
Fluxo paralelo ou contrafluxo – qual é a diferença?
A pista está no nome; fluxo paralelo é quando o fluido que precisa ser refrigerado flui através do trocador de calor na mesma direção que o meio de refrigeração.
Embora esta disposição forneça refrigeração, ela tem limitações.
Por exemplo, se o fluido quente de entrada tiver uma temperatura de 100 °C e o meio de refrigeração de entrada for 30 °C, a diferença de temperatura média entre os dois fluidos diminuirá. Isso ocorre porque o meio de refrigeração de entrada, viajando em paralelo com o fluido quente, está sendo gradualmente aquecido ao longo do comprimento do trocador de calor e com água fria sendo introduzida apenas adjacente à área mais quente da unidade, o trocador de calor não consegue refrigerar para uma temperatura mais baixa que o meio de refrigeração já tem, como mostrado na ilustração abaixo.
Essa disposição também pode criar tensão térmica dentro do trocador de calor, já que uma metade da unidade ficará consideravelmente mais quente que a outra.
Como o contrafluxo é diferente?
Em uma refrigeração de contrafluxo, o meio de refrigeração de entrada absorve calor à medida que o fluido “quente” se desloca na direção oposta. O meio de refrigeração aquece enquanto percorre o trocador de calor, mas quando a água mais fria penetra no trocador de calor, absorve mais calor, reduzindo a temperatura muito mais do que poderia ser alcançado com o fluxo paralelo.
Como mostra a ilustração abaixo, a diferença média de temperatura entre o meio de refrigeração e o fluido sendo refrigerado é muito mais uniforme ao longo do comprimento do trocador de calor, reduzindo significativamente a tensão térmica para a unidade.
Então o que isso significa?
Embora um trocador de calor instalado com fluxo paralelo reduza a temperatura, não é nem de perto tão eficiente quanto um arranjo de contrafluxo e, para alcançar a temperatura de saída requerida, um trocador de calor maior pode possivelmente ser necessário.
Em contrapartida, o contrafluxo é significativamente mais eficiente e, dependendo da vazão e da temperatura, o desempenho de transferência de calor pode ser até 15% mais eficiente, possivelmente permitindo a utilização de um trocador de calor menor, economizando espaço e dinheiro!
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