Circular EconomyO calor reciclado das fábricas beneficia as indústrias e o ambiente
Resumo
A investigação financiada pela UE está a fechar o círculo com novos sistemas que recuperam o calor residual e o devolvem para reutilização. A maior parte do calor de processo é perdido para o ambiente como fluxos de escape ou de descarga. A recuperação e reutilização deste calor reduz o consumo de energia, as emissões e os poluentes. O projecto ETEKINA, financiado pela UE, desenvolveu novos permutadores de calor de tubos de calor feitos à medida. Recuperaram com sucesso calor sem contaminação cruzada e canalizaram-no de volta para a fábrica para ser utilizado noutros processos. Uma nova ferramenta de replicabilidade ajudará a avaliar rapidamente o potencial de recuperação de calor residual dos futuros clientes. Para além dos seus
a sua eficiência, que reduz os custos e as emissões, têm também um curto retorno do investimento.
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O calor reciclado das fábricas beneficia as indústrias e o ambiente
Os processos industriais são responsáveis por mais de um quarto do consumo de energia primária da Europa e produzem uma enorme quantidade de calor. A investigação financiada pela UE está a fechar o círculo com novos sistemas que recuperam o calor desperdiçado e o devolvem para reutilização em linhas de processo industrial.
A maior parte do calor de processo é perdido para o ambiente como fluxos de escape ou de descarga. A recuperação e reutilização deste calor reduz o consumo de energia, as emissões e os poluentes. Permite às indústrias reduzir custos, cumprir regulamentos e melhorar a sua imagem corporativa com impactos mais amplos na competitividade. Um dos maiores desafios é lidar com a imensa variedade de temperaturas de escape e constituintes, o que torna difícil a utilização de permutadores de calor fora da prateleira. O projecto ETEKINA, financiado pela UE, desenvolveu novos permutadores de calor de tubos de calor feitos à medida (HPHEs) pilotados com sucesso nas indústrias da cerâmica, do aço e do alumínio.
Um amplo espaço de desenho responde às necessidades de fluxos de escape complexos
Os tubos de calor são tubos selados em ambas as extremidades e contendo um fluido de trabalho em saturação, o que significa que qualquer aumento de temperatura provocará a sua vaporização. São utilizados para a gestão do calor em aplicações desde computadores a satélites e naves espaciais. Num HPHE, os tubos de calor são instalados em feixes ligados a uma placa e colocados num invólucro. Uma fonte de calor como os gases de escape flui para a secção inferior. O fluido de trabalho vaporiza e sobe nos tubos, onde um dissipador de calor, como o ar frio, flui para a parte superior da carcaça e absorve o calor. A estrutura fechada minimiza a perda enquanto a placa minimiza a contaminação cruzada entre os gases de escape e o ar. Os HPHEs requerem áreas de superfície menores para uma maior transferência de calor em relação às abordagens convencionais. Isto torna-os muito eficientes e atenua a incrustação. O desafio é escolher os parâmetros de modo a que o maior calor possível seja recuperado a partir de fluxos de resíduos complexos. Há tantos parâmetros, incluindo o número, diâmetro, comprimento e material dos tubos de calor; a sua configuração montada; e o fluido de trabalho.
De modelos a fábricas
Dado o imenso espaço de parâmetros, foram desenvolvidos modelos dedinâmica de fluidos computacional e simulação de sistemas transitórios (TRNSYS) para ajudar os cientistas a conceberem HPHEs personalizados para três aplicações industriais. Por exemplo, o HPHE de fluxo cruzado, com barbatanas, resistente à sujidade (as barbatanas aumentam a superfície para aumentar a transferência de calor) concebido para recuperar o calor residual de um forno de rolos de cerâmica foi o primeiro nesta configuração aplicado na indústria da cerâmica. As conchas dos tubos de calor eram feitas de aço de carbono e a água era o fluido de trabalho. "Excedemos o objectivo do projecto de um mínimo de 40 % de recuperação de calor desperdiçado dos fluxos de escape. Os nossos HPHEs são também muito mais compactos do que os permutadores de calor convencionais, poupando valioso espaço de fábrica. Para além da sua eficiência, que reduz os custos e as emissões, têm também um curto retorno do investimento", diz Hussam Jouhara da Universidade de Brunel, Londres, e coordenador técnico e científico do projecto ETEKINA. Os sistemas recuperaram calor com sucesso, sem contaminação cruzada, e canalizaram-no de volta para a fábrica para ser utilizado noutros processos. O conceito HPHE desenvolvido no contexto da ETEKINA é altamente escalável e pode ser adaptado a qualquer tipo de exaustão industrial numa vasta gama de temperaturas e para uma variedade de dissipadores de calor, incluindo ar, água, e óleo. Uma nova ferramenta de replicabilidade ajudará a avaliar rapidamente o potencial de recuperação de calor residual dos futuros clientes.
Este artigo foi publicado em EN, DE, ES, FR, IT e PL pela CORDIS
