Dalla penna di Fabrizio Gallelli, direttamente dal sito www.ingegneri.info, un interessante articolo, che spiega come funzionano le pompe di calore.
Si tratta di un argomento legato al mondo del condizionamento civile, più che alla refrigerazione industriale, in ogni caso chiarisce in modo chiaro i principi di funzionamento di questi “refrigeratori/riscaldatori”, con le varie tipologie e le loro peculiarità.
Titolo amletico, per un argomento interessante.
Spesso quando progettiamo gli scambiatori a piastre ci viene richiesto di abbondare nel sovradimensionamento, per essere sicuri che lo scambiatore poi possa fornire le performance adeguate, anche in caso di sporcamento.
Spesso però questo extra margine ha delle controindicazioni.
Infatti un eccessivo sovradimensionamento, porta ad una diminuzione delle velocità dei fluidi nei canali nello scambiatore a piastre.
Il calo della velocità comporta due fattori negativi:
Quando si riscontrano queste implicazioni, la prima prova che conviene effettuare è diminuire drasticamente il numero di piastre, compatibilmente con le caratteristiche della pompa e dei fluidi. Si dovrebbero vedere immediatamente i benefici.
Vorrei in ogni caso aggiungere, che è molto importante riuscire ad avere tutti i dati relativi ai fluidi, portate, pressioni e temperature, in modo da progettare correttamente lo scambiatore già dal principio…e ricordate che lo scambiatore a piastre si può sempre ampliare in un secondo tempo.
Proseguendo sull’onda delle immagini, sotto trovate la tipica sezione e l’andamento dei canali interni di uno scambiatore free flow (a flusso libero), che viene utilizzato quando i fluidi in gioco sono particolarmente sporchi o vi è presenza di solidi in sospensione.
Questa tipologia di scambiatori ha dei costi molto elevati se confrontati a quelli tradizionali, ma trova applicazione su processi particolari, tanto è vero che vengono realizzati solitamente solo per portate e potenzialità elevate, parliamo di connessioni da DN150 a salire.
Per le applicazioni di potenza termica contenuta, si utilizzano scambiatori cosiddetti “wide gap”, che hanno canali con punti di contatto, ma gap (passaggio idraulico fra le piastre) maggiore rispetto alle piastre tradizionali, 5/6 mm contro 2,5/3,5 mm.
Le immagini spiegano meglio e più di tante parole, ce lo insegna in rete il successo di Instagram…ebbene qui sotto trovate una immagine dellla sezione di uno scambiatore di calore a piastre saldobrasato.
Rende l’idea?
Praticamente stiamo parlando di un passaggio idraulico di circa 2,3 mm.
Questo spiega in modo efficace anche l’elevatissimo coefficiente di scambio termico realizzabile con questo tipo di scambiatori, che consente anche l’incrocio delle temperature con differenze di temperatura molto piccole fra primario e secondario.
In ambito cogenerativo, abbiamo fatto molte applicazioni e solitamente si recupera energia termica da i fumi e dalle camice dei motori, in quanto sono gli elementi che mettono a disposizione l’energia ad un livello di temperatura elevato, quindi più facilmente utilizzabile.
Quando l’utenza che riceve il recupero di energia, rende l’acqua a temperature basse, per motivi di processo, diventa interessante recuperare energia anche dell’intercooler, che su parecchi motori è uno scambiatore che raffredda direttamente l’aria di sovralimentazione. Lo scambiatore è solitamente molto speciale ed è a fascio tubiero, anche perchè un aumento di temperatura di questo circuito del motore, provoca un immediato “derating” della potenza ottenibile.
Leggiamo e riportiamo con curiosità un interessante articolo sull’impiego degli scambiatori di calore in un segmento del settore agroalimentare Made in Italy, la produzione di olio extra-vergine.
Scambiatori di calore a tubo vengono infatti impiegati tra le fasi di frangitura delle olive e di gramolatura per portare alla giusta temperatura la pasta oleosa, preparandola alla gramolatura, passaggio fondamentale per favorire la successiva estrazione della fase liquida (olio e acqua) da quella solida (sansa).
Si tratta di una applicazione semplice e diffusa.
Spesso nell’industria si hanno cascami di vapore esausto, che viene dissipato. Sempre più spesso vale la pena recuperare questa energia, per produrre acqua calda per gli usi più differenti.
L’apparecchiatura più semplice da utilizzare è sicuramente uno scambiatore di calore a piastre, che può essere a seconda delle potenze termiche richieste, di tipo saldobrasato o ispezionabile.
Il sistema deve essere equipaggiato con un minimo di strumentazione e regolazione, per poterlo gestire e operare in sicurezza:
sull’ingresso del vapore
sullo scarico condensa
lato utenza
Ho ridotto al minimo cercando di riassumere, nella fotografia qui sotto, potete vedere un esempio di piccolo skid progettato ed assemblato allo scopo.
Il tutto va integrato con un piccolo quadro di controllo e comando per alimentare e gestire il tutto.
Spesso abbiamo scritto e parlato da queste pagine di manutenzione preventiva e di applicazione di scambiatori a piastre con acqua di mare.
Nei giorni scorsi siamo intervenuti per rigenerare uno scambiatore a bordo nave, dove abbiamo trovato una interessante “coltura” di frutti di mare.
Una pulizia completa, un filtro adeguato ed un trattamento biologico hanno rimesso il cliente in grado di operare al 100%.
Le più recenti applicazioni nel campo del freddo, nonchè tutta una serie di installazioni in campo industriale, richiedono scambiatori di calore efficienti e soprattutto che siano in grado di resistere a pressioni di lavoro molto elevate.
Parlo ad esempio di sistemi di refrigerazione che utilizzano come fluido frigorigeno R744, semplicemente CO2, oppure di sistemi di recupero termico con acqua pressurizzata a 200°C.
Gli scambiatori della serie TPLATE B – C, raggiungono pressioni di lavoro di 70 bar, 100 bar, 140 bar nelle diverse realizzazioni e consentono di operare a livelli di temperatura fin’ora riservati a scambiatori di processo decisamente più costosi e sofisticati.
Dimensioni compatte, eccellenti prestazioni di trasferimento di calore e le basse perdite di carico sono le tre caratteristiche fondamentali. La qualità e la durata della serie C viene confermata dai test effettuati fino alla pressione di prova di scoppio di 650 bar e il ciclo test di oltre 100.000 cicli.
L’esigenza di molti costruttori di macchine è quella di integrare i sistemi di controllo della temperatura, siano essi di riscaldamento che di raffreddamento, all’interno delle proprie apparecchiature.
Tempco da sempre abbina alla gamma di centraline di termoregolazione standard, ovvero con propria carpenteria e carenatura di protezione, la serie BTB, che prevede in pratica la realizzazione delle stesse centraline, su skid adattabili alle esigenze di installazione dei costruttori di macchine.
abbiamo fornito centraline in tutti questi settori e molti altri personalizzando all’estremo il concetto di macchina standard.
Si tratta di soluzioni che tipicamente sono riservate a costruttori che hanno necessità di molte centraline ripetitive.
Durante l’ultimo anno, l’ufficio tecnico di Tempco ha lavorato in modo intenso con l’ufficio progettazione, per poter estendere i vantaggi di queste soluzioni anche a costruttori che hanno quantità di macchine decisamente contenute, misurabili in unità/anno, tutto questo grazie ad uno studio per poter rendere standard anche le soluzioni più speciali.
