Um novo tipo de deflector para trocador de calor de concha e tubo

O trocador de calor é uma peça fundamental de equipamento em muitas indústrias, tais como geração de energia, processamento de alimentos e refino de petróleo.O trocador de calor de tubos e conchas é o tipo mais utilizadoOs trocadores de calor de tubulação têm vários tipos de defletores, entre os quais o defletor segmental único é amplamente utilizado devido ao seu baixo custo de fabrico,alta taxa de transferência de calorNo entanto, o defletor segmental único sofre frequentemente de queda de pressão elevada e vibrações severas devido à presença de zonas mortas,levando a uma redução da eficiência de transferência de calor, nomeadamente em aplicações de arrefecimento que exijam alta pressão.

Para melhorar a eficiência dos trocadores de calor de tubulação, foram propostos vários métodos,Muitos dos quais envolvem a utilização de defletores helicoidais longitudinais para reduzir a estagnação do fluxo causada por defletores.

A utilização de defletores helicoidais é uma dessas alternativas e o método mais comumente utilizado, uma vez que os defletores helicoidais podem gerar maior turbulência de fluxo,reduzindo assim a queda de pressão e aumentando as taxas de transferência de calorOutros estudos demonstraram que um ângulo helicoidal de 40° proporciona o melhor desempenho térmico-hidráulico.O custo de fabrico de tais defletores é significativamente superior ao dos defletores tradicionais de segmento único., o que constitui um grande desafio para a adoção em muitos sectores.

O seguinte diagrama ilustra três tipos diferentes de defletores:

a) Dispositivo de deflexão segmental único

b) Desvio helicoidal

c) De defleção inclinada alternada

O par de defletores no projeto de defletor inclinado alternado é mostrado abaixo:

Em condições idênticas de limite hidráulico, avaliou-se e comparou-se o desempenho da nova estrutura com os trocadores de calor simples segmentados e helicoidais.

Os resultados indicam que a estrutura de defleção inclinada alternada é um método eficaz para melhorar a eficiência do trocador de calor,mantendo as vantagens dos projetos de deflectores helicoidais, reduzindo significativamente a complexidade do projeto e da fabricaçãoEmbora atualmente limitado à avaliação teórica, o novo projeto de deflector demonstra boa compatibilidade e escalabilidade devido à sua semelhança parcial com o deflector segmental único.Otimizar ainda mais a geometria, considerações práticas para a estabilidade estrutural e manutenção da estrutura de defleção inclinada alternada serão áreas-chave para futuras pesquisas.