Principais Tipos de Trocadores de Calor na Indústria de Alimentos

Trocadores de Calor PRINCIPAIS TIPOS DE TROCADOR DE CALOR NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS Trocadores de Calor Definição Os equipamentos usados para implementar a troca de calor entre dois fluidos ou mais sujeitos a diferentes temperaturas são denominados Trocadores de Calor Classificação de trocadores de calor Podemos classificar os trocadores de diversas maneiras I Quanto ao modo de troca de calor II Quanto ao número de fluidos III Tipo de construção etc Trocadores de Calor Classificação de trocadores de calor Trocadores de Calor Classificação de trocadores de calor Trocadores de calor de contato direto Neste trocador os dois fluidos se misturam Aplicações comuns de um trocador de contato direto envolvem transferência de massa além de transferência de calor Comparado a recuperadores de contato indireto e regeneradores são alcançadas taxas de transferência de calor muito altas Sua construção é relativamente barata Trocadores de Calor Classificação de trocadores de calor Trocadores de calor de contato direto Torres de resfriamento Trocadores de Calor Classificação de trocadores de calor Trocadores de calor de contato indireto Tipo de trocadores de transferência direta Neste tipo há um fluxo contínuo de calor do fluido quente ao frio através de uma parede que os separa Não há mistura entre corrente permanece eles pois cada em passagens separados Este trocador trocador de calor de recuperação é designado como um ou simplesmente como um Recuperador Trocadores de Calor Classificação de trocadores de calor Trocadores de calor de contato indireto Tipo de trocadores de transferência direta Classificação de trocadores de calor Trocadores de calor de contato indireto Trocadores de armazenamento Em um trocador de armazenamento os ambos fluidos percorrem alternativamente as mesmas passagens de troca de calor A superfície de transferência de calor geralmente é de uma estrutura chamada matriz Para aquecimento o fluido quente atravessa a superfície de transferência de calor e a energia térmica é armazenada na matriz Posteriormente quando o fluido frio passa pelas mesmas passagens a matriz libera a energia térmica em refrigeração o caso é inverso Este trocador também é chamado regenerador Podem ser dinâmicos ou estáticos Os estáticos não possuem partes móveis e consistem em uma matriz através da qual passa alternadamente os fluidos quentes e frios Trocadores de Calor Classificação de trocadores de calor Trocadores de calor de contato indireto Trocadores de armazenamento Trocador de calor regenerativo dinâmico Trocadores de Calor Trocadores de Calor Classificação de trocadores de calor Trocadores tubulares Trocadores de casco e tubo ou feixe tubular Este trocador é construído com tubos e uma carcaça ou casco Um dos fluidos passa por dentro dos tubos e o outro pelo espaço entre a carcaça e os tubos São os mais usados para quaisquer capacidades e condições operacionais tais como pressões e temperaturas altas atmosferas altamente corrosivas fluidos muito viscosos etc Trocadores de Calor Trocadores tubulares Trocadores de casco e tubo ou feixe tubular Dentro do casco é comum o uso de chicanas que são placas que forçam o fluido a mudar de direção aumentando a turbulência e consequentemente a troca térmica O lado do casco de modo geral não é muito acessível para limpeza mecânica e manutenção Dessa maneira é preferível ter o alimento escoando pelo interior dos tubos Além disso o lado do casco é mais propenso a ter zonas de estagnação o que não é recomendado para alimentos Trocadores de Calor Classificação de trocadores de calor Trocadores tubulares Trocador tubo duplo O trocador de tubo duplo consiste de dois tubos concêntricos Um dos fluidos escoa pelo tubo interno e o outro pela parte anular entre tubos em uma direção de contra fluxo Este é talvez o mais simples de todos os tipos de trocador de calor pela fácil manutenção envolvida É geralmente usado em aplicações de pequenas capacidades Trocadores de Calor Trocadores tubulares Trocador tubo duplo São muito utilizados para alimentos líquidos com baixa ou média viscosidade como sucos polpas vinhos e purês Para facilitar sua construção e aproveitar melhor a ocupação do espaço os trocadores de duplo tubo são normalmente fabricados na forma de módulos conhecidos como grampos que são conectados sequencialmente até atingir a área de troca térmica desejada Trocadores de Calor Trocadores tubular Trocador tubo duplo de superfície raspada Os trocadores de calor de superfície raspada são similares aos trocadores de duplo tubo Seu diferencial está no eixo rotativo no centro do tubo interno Esse eixo contém lâminas raspadoras que promovem a mistura do fluido no tubo O produto alimentício escoa no tubo interno e o fluido de serviço aquecimento ou resfriamento escoa na camisa anular externa Os trocadores de calor de superfície raspada são recomendados para alimentos líquidos de média ou alta viscosidade como xaropes chocolates molhos polpas de frutas ou carne processada Por causa da ação contínua de raspagem o produto fica aderido à parede por pouco tempo reduzindo efeitos indesejáveis da temperatura que possam degradálo em um processo de aquecimento Trocadores de Calor Classificação de trocadores de calor Trocadores tubulares Trocador de calor em serpentina Este tipo de trocador consiste em uma ou mais serpentinas de tubos circulares ordenadas em uma carcaça Uma grande superfície pode ser acomodada em um determinado espaço utilizando as serpentinas As expansões térmicas não são nenhum problema mas a limpeza é muito problemática Trocadores de Calor Classificação de trocadores de calor Trocadores de calor tipo placa Este tipo de trocador normalmente é construído com placas planas lisas ou com alguma forma de ondulações Geralmente este trocador não pode suportar pressões muito altas comparado ao trocador tubular equivalente São trocadores de calor tipo compactos A razão entre a área de superfície de transferência de calor e o volume do trocador é maior que 700 m2m3 Exemplo radiadores de automóveis AsV1100 m2m3 Trocadores de Calor Classificação de trocadores de calor Trocadores de calor tipo compacto Radiador Pasteurisador Trocadores de Calor 18 Classificação de trocadores de calor Particularidades Trocadores de calor de acordo com a disposição do escoamento Trocadores de calor de correntes paralelas Os fluidos quente e frio entram na mesma extremidade do trocador de calor fluem na mesma direção e deixam juntos a outra extremidade Trocadores de calor em contracorrente Os fluidos quente e frio entram em extremidades opostas do trocador de calor e fluem em direções opostas Trocadores de Calor 18 Classificação de trocadores de calor Particularidades Trocadores de calor de acordo com a disposição do escoamento Além destes existe o escoamento cruzado com direções em ângulo de 90º menos frequente na indústria alimentícia E os chamados arranjos mistos isto é em partes do trocador o escoamento é contracorrente e em outras concorrentes Os arranjos mistos são normalmente representados pelos números de passes dos fluidos quente e frio no trocador como visto para os trocadores de casco e tubos e de placas Distribuição de temperatura nos trocadores de calor Trocadores de Calor