Trocadores de calor são aparelhos projetados para transferir calor de um lugar para outro. Sua função é extrair calor de um líquido, como água quente ou vapor, e direcioná-lo para outro, como água fria ou ar. Esse processo pelo qual o calor é transferido de um fluido para outro é chamado de Transferência de Calor. Como trocadores de calor são utilizados em muitos lugares, como fábricas, usinas ou até mesmo nossas casas, eles se tornam muito importantes. Sem eles, como gerenciaríamos o calor nesses sistemas?
Para ter uma visão clara do mecanismo de operação por trás dos trocadores de calor, algumas coisas sobre como a transferência de calor funciona são explicadas. Calor é uma forma de energia que flui de objetos quentes para frios. Quando você toca um fogão quente, por exemplo, o calor é transferido do fogão para sua mão, o que a faz sentir calor. Aqui está uma boa razão para ter cuidado com superfícies quentes. Existem três mecanismos para o movimento do calor: condução, convecção e radiação.
A convecção ocorre quando o calor é transportado por fluidos em movimento, como ar e água. É um mecanismo muito significativo de transferência de calor no caso de vários tipos de dispositivos, como trocadores de calor. Por exemplo, água quente flui através de um trocador de calor e, por convecção, transfere seu calor para a água fria que também está fluindo pelo trocador.
É um processo de transferência de calor chamado radiação, que ocorre sem qualquer contato direto entre os objetos. Como exemplo, considere como a Terra é aquecida pelo sol de maneira simples. Isso acontece porque o calor do sol viaja pelo espaço — mas, como não há moléculas no vácuo, ele aquece nosso planeta sem precisar nos tocar.
Os trocadores de calor são maravilhosos porque podem ajudar a economizar energia. Eles extraem calor de um líquido quente e depois o transferem para um líquido frio, fazendo isso sem perder energia. Em um forno de processo - É muito evidente e amplamente utilizado, mas com o uso de um trocador de calor, podemos economizar cerca de 25 a 35% de energia; por exemplo, uma fábrica que aquece a água que passa por vários estágios/níveis na mesma planta, agora, como é quente no primeiro estágio, uma alternativa possível seria usar o quarto nível frio, assim poderia ser evitado mais um aquecedor. Dessa forma, nenhuma energia térmica está sendo desperdiçada, o que leva a economias significativas nas suas contas mensais.
A diferença de temperatura entre os dois líquidos desempenha um papel importante na transferência de calor. Mais calor é transferido com uma maior diferença de temperatura. Por isso, é importante projetar o trocador de calor levando em consideração a diferença de temperatura adequada. Esta é uma consideração importante para os engenheiros garantirem que o trocador de calor funcione eficazmente.
Um design particularmente intrigante é o trocador de calor de microcanais. Outra característica desses trocadores de calor é que eles parecem canais minúsculos, com apenas alguns milímetros de largura. Esses canais pequenos conseguem oferecer um bom desempenho térmico em um volume muito reduzido devido à alta razão entre área e volume. Isso os torna candidatos ideais para esse tipo de troca de calor.