Vorrei proporre alcuni cenni basilari sulle macchine termiche, iniziando dalle torri evaporative.

Quando l’acqua di condensazione dei gruppi frigoriferi condensati ad acqua,  deve per necessità essere riciclata occorre provvedere al suo raffreddamento. Servono allo scopo le torri evaporative.

In esse (v. fig. 1), l’acqua proveniente dal condensatore viene spruzzata mediante ugelli (2) su un pacco costituito da lamelle in legno o lamiera zincata (1), oppure da una struttura alveolare in polistirene. Scorrendo in un velo sottile lungo le lamelle e gli alveoli, l’acqua incontra la corrente d’aria attivata dal ventilatore (6). A seconda della posizione del ventilatore, detta corrente può procedere trasversalmente al percorso dell’acqua oppure dal basso verso l’alto, in controcorrente con la stessa (v. fig. 2).

In ogni caso, una piccola frazione dell’acqua in circolazione evapora a contatto con l’aria; l’evaporazione avviene a spese del calore sottratto alla massa liquida che, così raffreddata, si raccoglie sul fondo della torre (3).

 

Le torri evaporative devono essere disposte all’esterno degli edifici, in posizione ben aerata, e vanno alimentate con aria esterna.

Si definisce “efficienza di un torre di raffreddamento” il rapporto:

 E = te-tu / te-tbu

 Essendo

      t_e (°C) la temperatura dell’acqua in entrata;

      t_u (°C) la temperatura dell’acqua in uscita;

      t_bu (°C) la temperatura a bulbo umido della temperatura dell’aria entrante.

 

Poiché la temperatura a bulbo umido rappresenta la temperatura limite teorica alla quale l’acqua può essere raffreddata, l’efficienza della torre è il rapporto tra il salto termico effettivamente conseguito e quello massimo teoricamente conseguibile. In pratica, la temperatura d’uscita dell’acqua viene assunta di 4/5 °C superiore al valore di progettazione della temperatura a bulbo umido dell’aria in ingresso.

 

Con l’evaporazione, la concentrazione di sali minerali nell’acqua aumenta e le incrostazioni da essi causate riducono la sezione di passaggio dei tubi, facendo peggiorare il coefficiente di scambio termico del condensatore. Si provvede quindi a scaricare con continuità un parte dell’acqua, reintegrandola poi con acqua trattata.

Pertanto, in una torre evaporativa la quantità d’acqua di reintegro immessa attraverso il rubinetto a galleggiante (fig. 1, n°4) deve sopperire alle perdite per evaporazione, a quelle dovute al trascinamento meccanico da parte dell’aria in uscita e alla portata di spurgo.

La quantità d’acqua necessaria a compensare le perdite per evaporazione e per trascinamento può essere valutata con buona approssimazione mediante la seguente formula:

 

q_t = 2q (Δt + 1) L/h

 

In cui:

      q (m³/h) è la portata d’acqua in circolo;

      Δt (°C) è il salto termico.

 

A questa quantità d’acqua va aggiunta quella necessaria al rinnovo dell’acqua spurgata, orientativamente compresa tra lo 0,3 e il 4% della portata in circolo, passando dalle acqua dolci con durezza totale 50 p.p.m. alle dure con durezza superiore a 300 p.p.m.