Liquidi sporcanti
Sono pochi gli scambiatori di calore che utilizzano liquidi perfettamente puliti, bisogna sempre prevedere la possibilità di sporcamento delle superfici di scambio. I macchinari che utilizzano liquidi sporchi presenteranno seri problemi, se nel progetto non viene preso in considerazione un adeguato fattore di sporcamento (Fouling Factor).
In genere, gli scambiatori più adatti per queste applicazioni sono il PHE o il SHE, in particolare il secondo se i solidi sospesi sono di natura fibrosa.
Incrostazione
E’ il fenomeno che si presenta quando un liquido deposita sostanze insolubili sulle superfici di scambio termico, come risultato di una decomposizione termica appunto (es. carbonato di calcio), o di una inversa solubilità (es. solfato di calcio). Se il fluido presenta questa tendenza, allora gli scambiatori dovranno essere disincrostati. Avere uno scambiatore nel quale le superfici di scambio sono accessibili per la rimozione delle incrostazioni, è un enorme vantaggio. Lo scambiatore dovrà essere adatto per la procedura CIP (Cleaning in Place). Lo scambiatore PHE offre le migliori condizioni tecniche per questa operazione. Anche lo scambiatore SHE è ottimale per la disincrostazione, perché provvede autonomamente ad effettuarla, in quanto è provvisto di singoli canali (Controlavaggio o Blackflushing).
Liquami, sospensioni e poltiglie
Ci sono fluidi che non subiscono sporcamenti consistenti, nel senso che lo sporco tende a essere espulso dallo scambiatore, ma sono anche quasi invariabilmente non-Newtoniani. Ciò significa che la viscosità effettiva non condizionerà solamente la temperatura ma anche la velocità del fluido. La buona distribuzione dei fluidi all’interno degli scambiatori è molto importante per evitare che si formino aree con bassa velocità, le quali genererebbero gravi problemi di viscosità con conseguenti inefficienti scambi termici. Gli scambiatori SHE e PHE sono quelli che soddisfano nel modo migliore le richieste di una buona distribuzione. La scelta tra questi due tipi dipende da un grande numero di fattori, ma quale sia il modello migliore è impossibile da definire in questa sede e va valutato di volta in volta.
Fluidi con alte temperature
La buona resa nello scambio di calore con fluidi con alte temperature, richiede che portata e temperatura di parete siano limitate e ben conosciute.
Questi requisiti si trovano in scambiatori di calore che hanno una buona distribuzione dei fluidi, un alto coefficiente di scambio di calore e canali ad elevata turbolenza (condizioni che troviamo nello scambiatore PHE). L’alto grado di turbolenza nel PHE non porterà soltanto ad alti coefficienti di scambio, ma anche alla separazione dello strato limite formato sulle superfici di scambio. Questa continua riformazione dello strato limite, contribuisce alla percentuale riduzione di calore, mantenendo controllata la temperatura di parete. Lo sporcamento (dovuto principalmente alle bruciature), comporterà anche una maldistribuzione e a variazioni locali della temperatura di parete. Di nuovo, la buona distribuzione di flusso garantirà un funzionamento senza problemi.
Raffreddamento con aria
Per questa operazione sarà necessario scegliere uno scambiatore con ampia sezione di passaggio del fluido. Per applicazioni a bassa pressione, si utilizzano tipicamente radiatori (TFIN), per pressioni più alte, si potranno utilizzare scambiatori a fascio tubiero, in alcuni casi particolari (aria compressa) scambiatori a piastre. Tali refrigeranti normalmente vengono forniti in una struttura completa di ventilatore.
Gas o aria sotto pressione
Lo scambio di calore tra gas e aria aventi la stessa pressione, è principalmente identico allo scambio tra liquidi di bassa viscosità. In alcune circostanze, il modello PHE è quello che offre più vantaggi per entrambe le esigenze. A causa della spaziatura tra le piastre del PHE, è necessario che le pressioni del gas non siano troppo basse (volumi specifici alti), altrimenti le perdite di carico saranno eccessive.
Scelta di uno scambiatore di calore
Scelta di uno scambiatore di calore – 2
Scelta di uno scambiatore di calore – 3
Scelta di uno scambiatore di calore – 4