Resfriamento e Têmpera
Sistemas de resfriamento de gás quente
Resfriamento rápido do gás por evaporação da água e utilizado onde os gases de combustão quentes devem ser resfriados a um nível que não seja mais prejudicial para os equipamentos subsequentes.
Os sistemas de resfriamento a gás quente são predominantemente utilizados em ambientes agressivos, onde, além do aspecto térmico, o gás de alimentação também tem uma natureza muito corrosiva. Portanto, os sistemas de têmpera da GEA são frequentemente feitos de materiais plásticos, por exemplo, termoplásticos ou plástico reforçado com fibra de vidro.
Os Sistemas de Têmpera a Gás Quente podem ser usados para fluxos de volume de gás de entrada de até 300.000 m³/h e temperaturas de entrada de até 1.300 °C.
Principais características do Sistema de Têmpera a Gás Quente da GEA:
- Função Têmpera disponível diretamente (sem tempo inativo)
- Operação sem perda de pressão
- Disponível em vários materiais de construção (MoC)
- Muito apropriado para meios altamente corrosivos
- Alta confiabilidade operacional, insensível à poeira/sólidos
- Design de baixa manutenção
Princípio de funcionamento
Princípio de funcionamento do Sistema de Têmpera a Gás Quente
O gás e o fluxo líquido em modo de co-corrente atravessam o aparelho. A água é injetada em excesso para temperar (= resfriar rapidamente) o gás de alimentação quente. O sistema de têmpera normalmente é composto de três camadas de bico, de cima para baixo:
- 1ª camada: Bicos tangenciais: Formam uma película líquida na parede interna do aparelho para proteger o equipamento contra danos térmicos e incrustações por deposição de poeira ou outros componentes.
- 2ª camada: Bicos de jato planos: Formam uma cortina de pulverização líquida através da seção transversal do aparelho para realizar a têmpera inicial e evitar a contra-pulverização de gotículas de líquido
- 3ª camada: Bicos de pulverização principais: São orientados em um ângulo de 45° ao fluxo de gás e pulverizam água no fluxo de gás (co-corrente) para resfriar o gás até a temperatura de equilíbrio termodinâmico
A temperatura de equilíbrio termodinâmico resulta do equilíbrio energético do sistema. A entalpia do fluxo de gás quente que entra no sistema é absorvida pelo meio de têmpera. Esta absorção de energia deve ser compensada, normalmente, pela evaporação da água. A temperatura do líquido de têmpera define a pressão máxima parcial do vapor de água na fase gasosa. Na temperatura de equilíbrio do sistema, a pressão parcial da água (e portanto a quantidade de água evaporada) é tão alta que a entalpia da evaporação cobre a absorção de energia dos gases de alimentação quentes.
No caso de um mau funcionamento ou falha do sistema de bico se o equipamento for feito de materiais plásticos, é usado um sistema de água de emergência para fornecer água ao sistema de bicos de modo a garantir que a película da parede líquida e a função de têmpera seja mantida, a fim de proteger o equipamento a jusante contra danos térmicos.
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