Permutador de calor feito sob encomenda do tubo Finned para a utilização do calor residual do compressor de ar

Em muitas fábricas, o compressor de ar funciona durante horas todos os dias, fazendo seu trabalho silenciosamente em um canto da fábrica. Fornece ar comprimido para válvulas, ferramentas, linhas de embalagem e equipamentos de produção, mas também desperdiça uma quantidade surpreendente de energia na forma de calor. É por isso que a recuperação de calor do compressor começou a receber mais atenção. A Atlas Copco observa que mais de 90% da energia eléctrica utilizada por um compressor é convertida em calor de compressão, enquanto a Kaeser afirma que essencialmente 100% da energia eléctrica que entra num compressor de ar industrial acaba como calor algures no sistema, sendo uma grande parte desse calor recuperável para fins úteis.

É aqui que um trocador de calor com tubo aletado se torna uma solução muito prática. A ideia é simples: em vez de deixar o calor do compressor desaparecer na atmosfera, o sistema transfere esse calor para outro fluxo de ar ou fluido que possa realmente ser utilizado na planta. Um projeto de tubo com aletas funciona especialmente bem quando o ar é um dos meios, porque as aletas aumentam a superfície de transferência de calor e ajudam a mover o calor de forma mais eficaz entre o fluido do lado do tubo-e o ar circundante. As referências de aquecimento-de vapor e de processo do Departamento de Energia dos EUA observam especificamente que trocadores de calor de tubos aletados são comumente usados ​​para aquecer ar em aplicações de secagem e{7}}aquecimento de ambientes, e é exatamente por isso que eles se encaixam tão naturalmente em projetos de recuperação de calor de compressores.

No uso industrial real, o calor de um compressor de ar pode ser recuperado de duas maneiras comuns. A primeira é capturar o ar quente de exaustão de um compressor-resfriado a ar e direcioná-lo para outra área que precise de calor. Kaeser descreve isso como um método simples para aquecimento de ambientes, usando dutos e controles para enviar o ar aquecido para oficinas, armazéns ou salas próximas. O segundo método é recuperar calor em um circuito de água ou fluido de processo e, em seguida, passar esse fluido quente por um trocador de calor para outra finalidade útil. A Atlas Copco explica que os sistemas de compressores resfriados-a água podem recuperar calor em circuitos de água quente, e Kaeser observa que o aquecimento de fluidos de compressores pode ser usado para aplicações como água de reposição de caldeiras, aquecimento de-fluidos de processo, processos de alimentos e bebidas e serviço de água quente.

Para muitas plantas, um trocador de calor com tubo aletado é atraente porque transforma a energia recuperada em algo imediatamente útil: ar aquecido. Por exemplo, uma fábrica pode recuperar calor do resfriador de óleo do compressor ou do circuito de água de resfriamento, enviar esse fluido quente através de uma bobina de tubo com aletas e usar um ventilador para soprar o ar ambiente através das aletas. O resultado é ar quente que pode ser fornecido a uma oficina, uma sala de secagem, uma unidade de-composição de ar fresco-ou uma área de produção durante os meses mais frios. Isso faz com que o sistema pareça menos um -complemento de eficiência energética-e mais como um equipamento de fábrica em funcionamento que compensa outras demandas de aquecimento todos os dias em que o compressor está funcionando. A orientação do DOE sobre sistemas de compressores diz que o calor residual do compressor pode ser usado de forma eficaz para aquecimento de ambientes e aquecimento de-água de processo, muitas vezes com retorno atraente porque o calor já está sendo produzido de qualquer maneira.

O que torna o estilo de tubo com aletas especialmente adequado é a própria natureza do ar. O ar é um meio de transferência de calor relativamente pobre-em comparação com a água, portanto, tubos simples por si só muitas vezes não são suficientes se você quiser uma bobina compacta e eficaz. Ao adicionar aletas, o trocador ganha muito mais área de contato no lado do ar, o que melhora o desempenho sem tornar a unidade excessivamente grande. É por isso que as bobinas de tubos aletados são tão amplamente utilizadas em aquecedores de ar, aquecedores de dutos, unidades-de ar complementar e equipamentos de secagem. Em um sistema de recuperação de calor de compressor, esse mesmo princípio ajuda a converter o calor residual-de baixo custo em um fluxo estável e utilizável de ar de processo quente.

Um bom projeto de recuperação de calor do compressor não envolve apenas o trocador de calor em si. Todo o sistema deve ser compatível adequadamente. A Kaeser enfatiza a importância de uma correspondência térmica entre o calor disponível no compressor e o calor realmente necessário ao processo. Esse ponto é mais importante do que muitas pessoas imaginam. Se o compressor funcionar apenas de forma intermitente, mas a necessidade de aquecimento for contínua, o calor recuperado pode não ser suficiente por si só. Se a temperatura da água disponível for muito baixa, o ar que sai da serpentina de tubo aletado pode não estar quente o suficiente para a aplicação. E se a bobina for selecionada apenas por suposição, o resultado pode ser uma grande queda de pressão, fluxo de ar fraco ou temperatura de saída decepcionante. Um sistema-bem projetado precisa equilibrar as horas de operação do compressor, o calor disponível, a temperatura do fluido, o fluxo de ar e as condições desejadas de-ar desligado.

Outra razão pela qual estes sistemas merecem atenção é a escala das poupanças. A Atlas Copco afirma que até 94% do calor de compressão pode ser recuperado, e a Kaeser afirma que até 96% do calor pode ser aproveitado nas condições certas. Estas não são promessas para todas as instalações, mas mostram porque é que a recuperação de calor dos compressores é frequentemente um dos projetos energéticos mais práticos numa fábrica. Em vez de queimar novo combustível ou adicionar aquecedores eléctricos para cada serviço de aquecimento, a central pode reutilizar o calor que já pagou uma vez através do consumo de energia do compressor.

Do ponto de vista do-operador da planta, esse é realmente o argumento mais forte para um trocador de calor de tubo aletado nesse tipo de sistema. Não é um equipamento glamoroso. Geralmente não recebe os holofotes. Mas ajuda a transformar um compressor de puro consumidor de energia em uma fonte parcial de energia. Pode reduzir os custos de aquecimento, melhorar a eficiência geral do sistema e fazer melhor uso dos equipamentos que já funcionam todos os dias. Em muitos casos, o aquecimento mais inteligente de uma fábrica não é, de todo, um aquecimento novo. É o calor que já estava lá, esperando para ser recuperado e aproveitado adequadamente.