Em comparação com outros tipos de permutadores de calor, os permutadores de calor de placas para vapor têm uma alta transferência de calor em relação ao tamanho. O coeficiente de transferência de calor obtido por este permutador de calor de placas é consideravelmente mais elevado do que o obtido por um permutador de calor de casco e tubo tradicional.
Como consequência desta característica de alto desempenho, a área de transferência de calor física necessária para um determinado serviço é relativamente pequena. A área de aquecimento real necessária para fornecer um determinado serviço pode ser calculada com a seguinte fórmula:
A diferença de temperatura média logarítmica (Tlmtd) é a média logarítmica das diferenças de temperatura entre as temperaturas de entrada e saída do permutador de calor primário e secundário. Para a maioria dos casos práticos, a diferença de temperatura média aritmética (Tamtd) pode ser usada em seu lugar. Este cálculo é mostrado na seguinte fórmula:
Quando o vapor é usado como meio de aquecimento primário, ele desiste da sua entalpia específica de evaporação a temperatura constante, portanto TH(in) e TH(out) terão o mesmo valor. Um cálculo simplificado pode ser usado para chegar à temperatura média aritmética, como mostra a fórmula a seguir:
Quando os permutadores de calor de placas de vapor são seleccionados, a queda de pressão no lado secundário é da maior importância. Muitas vezes, quando o vapor é o meio quente primário, é selecionada uma superfície de transferência de calor maior do que o necessário para manter a queda de pressão secundária dentro de limites razoáveis.
Pode ser visto pela primeira fórmula mostrada neste artigo que se a área (A) de transferência de calor for aumentada daquela necessária para fornecer o calor necessário (Q), a única variável que pode mudar para fornecer o calor necessário com esta área de transferência de calor aumentada é a diferença de temperatura média. Isto deve diminuir, e a única maneira de diminuir, sem alterar as condições secundárias, é diminuir a diferença média de temperatura do primário.
Em outras palavras, se o fornecimento de calor esperado for alcançado, usando uma superfície de transferência de calor maior, a temperatura do vapor, e portanto sua pressão, deve ser reduzida. Este superdimensionamento da superfície de transferência de calor em trocadores de calor de placas de vapor para proporcionar uma queda de pressão aceitável no secundário é uma solução bastante comum em aplicações de vapor. O sobredimensionamento é normalmente entre 100% e 200% e pode ter um efeito considerável na pressão de vapor no permutador, mesmo em condições de carga total.
A pressão na entrada da armadilha pode ser inferior à pressão traseira imposta na saída da armadilha. Quando isso ocorrer, o condensado não será descarregado e voltará a entrar no permutador de calor de placas de vapor. Isto irá causar problemas de controle de temperatura, e pode também causar danos estruturais no trocador de calor devido a golpes de aríete e tensões térmicas.
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Utilização de vapor como meio quente em permutadores de calor de placas
