O processo de fabricação de trocadores de calor com recuperação de calor residual é um projeto sistemático de engenharia que integra usinagem de precisão, ciência de materiais e projeto termodinâmico. Seu principal objetivo é obter recuperação de energia térmica eficiente, estável e{1}}de longa duração sob condições operacionais complexas, como alta temperatura, corrosão e alta pressão. Todo o processo de fabricação pode ser dividido em cinco etapas principais: processamento do componente principal, fabricação de carcaça e estrutura, montagem e soldagem de feixe de tubos, inspeção de qualidade e anti{3}}corrosão e revestimento de superfície.
Fabricação de componentes principais de troca de calor: a base para a eficiência da transferência de calor
Os componentes de troca de calor são o “coração” do equipamento; seu desempenho determina diretamente a eficiência e durabilidade gerais.
Processamento de tubos aletados (adequado para calor residual de gases de combustão)
Tubos de aço-sem costura ou de aço inoxidável de alta qualidade são usados como tubo base. As tiras de aço são fixadas à superfície do tubo base usando soldagem de alta-frequência ou processos de enrolamento mecânico para formar aletas, aumentando significativamente a área de troca de calor. A soldagem de alta-frequência alcança uma ligação metalúrgica entre as aletas e o tubo base, resultando em uma resistência térmica tão baixa quanto menor ou igual a 0,001㎡・ grau /W, garantindo uma condução de calor altamente eficiente.
Os materiais comuns incluem:
Aço ND: Adequado para gases de combustão contendo enxofre-de média- e baixa{{1}temperatura (menor ou igual a 400 graus)
Aço inoxidável 316L: Resistente à corrosão por íons cloreto, adequado para ambientes altamente corrosivos, como fábricas de produtos químicos e fontes de água do mar
Duplex stainless steel/nickel-based alloy: Used in ultra-high temperature (>800 graus) ou cenários de alta-pressão, como incineração de resíduos e indústrias metalúrgicas.
Formação de placas do trocador de calor de placas (adequado para calor residual líquido):
Utiliza placas de aço inoxidável (304/316L) ou liga de titânio, transformadas em placas corrugadas por meio de processo de estampagem para aumentar a turbulência e melhorar o coeficiente de transferência de calor. As placas são vedadas por soldagem ou gaxetas, com resistência à pressão de 1,0–2,5 MPa.
Fabricação de elementos de tubo de calor (adequado para calor residual de média- e baixa-temperatura):
Utiliza uma estrutura de tubo de calor de gravidade de água de aço carbono-, evacuada internamente e preenchida com fluido de trabalho, utilizando mudança de fase de evaporação-condensação para alcançar condutividade térmica ultra-alta (coeficiente de transferência de calor quase uma ordem de magnitude maior do que os metais tradicionais), adequado para condições de operação de 50–400 graus.
Fabricação de carcaças e estruturas: garantindo resistência estrutural e vedação
A chapa metálica é feita de aço carbono Q345R ou aço inoxidável, com a espessura determinada com base na pressão de projeto (normalmente 0,1–0,6 MPa). A conformação é obtida através de corte a laser e laminação de chapas.
As costuras longitudinais e circunferenciais do invólucro são soldadas usando soldagem automática por arco submerso ou soldagem com proteção de gás, empregando um processo de soldagem multi-camadas e multi{1}}passagens e passando por testes 100% ultrassônicos para garantir a ausência de defeitos como fusão incompleta e porosidade.
A placa do tubo é usinada a partir de peças forjadas, com furos precisos feitos usando uma fresadora CNC (diâmetro do furo 0,1–0,2 mm maior que os tubos de troca de calor) para garantir a precisão das juntas de expansão ou soldagem.
Montagem e soldagem de feixe de tubos: garantindo estabilidade estrutural e prevenção de vazamentos
Os tubos com aletas usinados ou tubos de troca de calor são inseridos na placa do tubo, e um expansor de tubo hidráulico é usado para completar a junta de expansão, garantindo uma conexão firme entre os tubos e a placa do tubo para evitar vazamento de mídia.
Para equipamentos-de gases de combustão de alta temperatura, defletores ou placas guia também são necessários para otimizar os caminhos do fluxo de ar e evitar bloqueios ou desgastes localizados.
Os trocadores de calor de placas são vedados com uma pressão uniforme de 20 a 30 MPa usando parafusos de fixação para garantir uma vedação-livre de vazamentos entre as placas.
Inspeção de qualidade rigorosa: controle chave antes do envio
Cada equipamento deve passar por vários testes:
Teste de Pressão Hidráulica: A pressão é mantida 1,5 vezes a pressão projetada por 30 minutos para verificar vazamentos em soldas e juntas de dilatação.
Teste de estanqueidade ao ar: O ar comprimido é introduzido e os pontos de solda são testados com água e sabão para garantir que não sejam geradas bolhas de ar.
Teste de desempenho de transferência de calor: Simulando condições operacionais reais, a eficiência da transferência de calor é verificada para atender aos padrões. Por exemplo, o equipamento de recuperação de calor residual requer uma taxa de recuperação de calor residual superior ou igual a 80%.
Teste de Resistência à Corrosão: Equipamentos utilizados com meios corrosivos passam por teste de névoa salina neutra (48 horas sem ferrugem).