Gli scambiatori di calore rappresentano una componente fondamentale di qualunque impianto industriale poiché la loro funzione principale consiste nella regolazione delle temperature all’interno di un ciclo produttivo.
Parlando in maniera generale, quello che avviene è uno scambio termico tra due fluidi (allo stato liquido o gassoso) che permette di mantenere l’equilibrio termico all’interno dei macchinari ed evitare eventuali surriscaldamenti o raffreddamenti, oppure garantire le potenze termiche o potenze frigorifere necessarie alle applicazioni in cui sono impiegati.
Un qualunque scambiatore di calore lavora rispettando il secondo principio della termodinamica, secondo cui il calore passerà necessariamente da un fluido a temperatura più calda ad uno a temperatura più bassa per mantenere l’equilibrio termico, alla base dell’equilibrio energetico di qualunque sistema (primo principio della termodinamica).
Oltre a regolare la temperatura, in alcuni casi, gli scambiatori permettono di utilizzare lo scarto di energia derivante dal processo produttivo, permettendo di ottimizzare i consumi energetici e ridurre i consumi.
Con l’utilizzo dello scarto energetico, il calore non si disperde, ma viene riutilizzato per diverse applicazioni che possono comprendere, ad esempio, il riscaldamento degli ambienti e dei locali o il riutilizzo del calore per processi secondari come avviene negli impianti di cogenerazione e trigenerazione.
Esistono diverse tipologie di scambiatori di calore, classificabili a seconda di diversi fattori che vanno dall’equilibrio termico al tipo di superficie attraverso cui le correnti vengono a contatto (generalmente, i fluidi tendono ad assorbire il calore attraverso le superfici, che è il principio su cui si basa il funzionamento della maggioranza degli scambiatori di calore).
Andiamo a vedere nello specifico il funzionamento della tipologia di scambiatore di calore tra i più diffusi, ovvero quello a piastre.
Scambiatore di calore a piastre: funzionamento
Lo scambiatore di calore a piastre consiste in un a serie di piastre metalliche (dalle decine alle centinaia, a seconda del modello e dell’impiego) dalle superfici corrugate per aumentare la superficie di scambio, la turbolenza dei fluidi e la rigidità delle piastre stesse. Tra una piastra e l’altra, sono presenti delle intercapedini che permettono il passaggio dei fluidi e ciascuna piastra è a contatto alternativamente con un fluido caldo e uno freddo. Su ciascuna piastra sono presenti quattro foriche permettono il passaggio dei fluidi tra i quali avviene lo scambio termico.
Generalmente, le piastre degli scambiatori sono fabbricate in acciaio inossidabile AISI 304 o AISI 316, in alcune applicazioni, ad esempio in ambito navale, è possibile trovare piastre fabbricate in titanio.
Rispetto agli scambiatori di calore a fascio tubiero, gli scambiatori a piastre sono in grado di provvedere a un’ulteriore serie di vantaggi pratici come:
- Garantiscono alte prestazioni in ingombri ridotti che ne permettono l’installazione all’interno di ogni tipo di spazio, garantendo comunque flessibilità, resistenza e affidabilità;
- Hanno costi contenuti rispetto agli scambiatori a fascio tubiero in quanto è possibile soddisfare un alto range di potenze termiche richieste variando solamente il numero di piastre e non la loro forma.
- La manutenzione e pulizia è generalmente semplice, soprattutto nei modelli a piastre ispezionabili.
Di contro invece:
- Non sono adatti allo scambio termico tra due fluidi con capacità termiche orarie Ċ=ṁc sensibilmente diverse (situazione che si verifica ad esempio tra un gas ed un liquido)
- Deve essere correttamente dimensionato in modo tale che le velocità dei flussi prevenga il “fouling” dello scambiatore.
Gli scambiatori di calore a piastre si possono distinguere in due tipologie:
- Scambiatori di calore a piastre saldobrasate:
Le piastre sono saldate tra loro attraverso saldobrasatura. Sulla superficie delle piastre le corrugazioni sono generalmente a ‘’lisca di pesce’’ che favorisce lo scambio del calore e permette di aumentare la resistenza delle piastre stesse.
Rispetto all’usi di guarnizioni, la saldatura garantisce un alto contenimento dei fluidi che, oltre a ridurre gli sprechi, permette di evitare possibili malfunzioni dei macchinari.
Questo tipo di saldatura permette il passaggio di fluidi di temperatura (fino a 300°C).
- Scambiatori di calore a piastre ispezionabili: le piastre sono inserite in un telaio e vengono interposte delle guarnizioni tra una piastra e la successiva. Le guarnizioni fungono da elemento di tenuta ed indirizzano i flussi. Le piastre sono in grado di sostenere temperature e pressioni meno elevate rispetto alle controparti saldobrasate. La manutenzione invece è resa più semplice potendo smontare completamente lo scambiatore e sostituire le guarnizioni e le piastre danneggiate. E’ inoltre possibile aggiungere piastre successivamente per aumentare la potenza termica scambiata.
Centro Radiatori mette al servizio dei propri clienti una vasta gamma di interventi manutentivi tra cui revisione, pulizia, verifiche di funzionamento, riguarnitura e controllo piastre, in modo tale da ripristinare l’efficienza degli scambiatori alle condizioni di progetto.
Supportato da una fitta rete di partner, Centro Radiatori è in grado di fornirvi scambiatori di calore di tutte le tipologie, come:
- Dry coolers;
- gas coolers;
- scambiatori a piastre ispezionabili o saldobrasate;
- evaporatori;
- condensatori;
- scambiatori per vapore;
- recuperatori di gas combusti.
A questi si aggiungono sistemi complessi come torri evaporative adiabatiche ed assorbitori Bromuro di Litio/Acqua ed Ammoniaca/Acqua.
Oltre alla fornitura di sistemi di scambio di calore, Centro radiatori è in grado di progettare e realizzare scambiatori di calore e sistemi complessi di scambio termico integrato proponendo le migliori soluzioni coerenti con le esigenze dei clienti, rispondendo in tempi rapidi sia in fase preliminare di proposta che di realizzazione del prodotto.