Scambiatori di calore: soluzioni per il raffreddamento e il trattamento dell’acqua, dell’aria e dell’olio in cui Pneumatic Ind-Tech può offrire soluzioni avanzate e assistenza tecnica per il funzionamento.

Se state cercando uno scambiatore di calore, uno scambiatore acqua olio, uno scambiatore aria aria o ancora uno scambiatore aria acqua, vi possiamo certamente fornire supporto tecnico nella selezione e nella fornitura di questi prodotti, grazie a una esperienza di oltre 20 anni nel settore refrigerazione e trattamento dell’acqua.

In particolare Pneumatic Ind-Tech ha scerto il marchio Alfa Laval per questo settore: si tratta infatti di un’azienda leader a livello globale di prodotti specializzati e soluzioni ingegneristiche nel settore scambiatori di calore.

Le apparecchiature Alfa Laval, i sistemi e i servizi sono concepiti per permettere ai clienti di ottimizzare prestazioni e processi mediante sistemi per riscaldare, raffreddare, separare e trasportare prodotti quali olio, acqua, sostanze chimiche, bevande, alimenti, amido e prodotti farmaceutici.

Tra i sistemi di cui abbiamo vasta esperienza troviamo ad esempio gli scambiatori di Calore a Piastre-Saldobrasati, gli scambiatori di Calore Guarnizionati e in acciaio AlfaNova, per i settori Oleodinamica, Recupero Energetico, Trattamento dei Metalli e in generale per qualsiasi Utility Industriali.

Maggiori informazioni sulla gamma scambiatori di calore e tutte le guide e le informazioni sui prodotti Alfa Laval si possono trovare a questi link:

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Alfa Laval Liquid - Guarda come è fatto uno scambiatore di calore:

           

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Scambiatore di calore, tutto ciò che c’è da sapere

Lo scambiatore di calore serve a riscaldare o a raffreddare un mezzo, mediante il trasferimento di calore. È dunque un impianto che trasferisce calore da un fluido caldo a un fluido freddo, e che trova impiego in tutta una serie di settori.

Tipicamente, si utilizzano scambiatori di calore a piastre. In essi, due correnti fluide dalla temperatura diversa si scambiano calore attraverso superfici a rilievo poste l’una accanto all’altra. Lo scambiatore a piastre si compone dunque di una sequenza di piastre corrugate, separate tra loro da guarnizioni elastomeriche. L’intercapedine che si viene a creare tra due piastre è il canale in cui il fluido scorre: il fluido caldo e il fluido freddo percorrono lo scambiatore di calore a canali alterni. In questo modo, ogni piastra è sempre in contatto sia con il fluido caldo (da un lato) che con il fluido freddo (dall’altro lato). Laddove si trovano gli angoli della piastra, piccoli fori consentono l’ingresso e l’uscita dei fluidi.

Di norma, i liquidi corrono controcorrente attraverso lo scambiatore di calore, il che fornisce prestazioni termiche più efficienti e consente un approccio a temperatura molto ravvicinata (la differenza di temperatura tra il mezzo di processo in uscita e il mezzo di servizio in entrata). Quando i fluidi sono termosensibili o viscosi, però, il flusso può essere utilizzato in modalità co-corrente: in questo modo, si minimizza il rischio di surriscaldamento o congelamento dei supporti.

Le piastre sono disponibili con varie profondità di pressatura, angoli di disegno a zig zag e varie forme di corrugazione, e sono tutte progettate per ottenere prestazioni ottimali. Ogni tipologia di piastra si adatta infatti ad uno specifico uso. I nostri ingegneri di progettazione termica possono aiutarti a progettare e a selezionare il modello e la configurazione più adatti alle tue esigenze, così da offrirti le massime prestazioni termiche con una perdita di carico minima.

scambiatore di calore

Scambiatore di calore, a cosa serve

Le applicazioni di uno scambiatore di calore sono diverse. Tipicamente viene utilizzato per riscaldare, raffreddare, recuperare il calore, favorire la sua evaporazione e condensazione. Gli scambiatori di calore a piastre con guarnizioni industriali consentono di progettare e di configurare tali strumenti per attività semplici come molto complesse, sia in termini di prestazioni che di documentazione.

L’importanza del dimensionamento

Dal dimensionamento di uno scambiatore di calore dipende la sua capacità di soddisfare la necessità per cui è stato progettato (e di risolvere gli eventuali problemi che potrebbero verificarsi). Per effettuare un dimensionamento corretto è necessario conoscere tipologia, portata e temperature di lavoro dei due fluidi in gioco, oltre alle perdite di carico ammesse nei due circuiti.

La potenza termica

La potenza termica di uno scambiatore dipende dalle condizioni termodinamiche dei due fluidi. Quando si verifica un problema tecnico, alcuni parametri devono essere noti mentre altri possono essere calcolati con l’aiuto di questi ultimi. I sette parametri principali sono:

  • la quantità di calore da trasferire (potenzialità termica)
  • la temperatura di ingresso e uscita dal lato primario e secondario
  • le perdite di carico massime consentite sul lato primario e secondario
  • la temperatura di esercizio massima
  • la pressione di esercizio massima
  • la portata sul lato primario e secondario
  • le tipologie di fluidi

Se la portata, il calore specifico e la differenza di temperatura su un lato sono note, è possibile calcolare la potenzialità.

Il programma termico

Il programma termico indica la temperatura di ingresso e uscita di entrambi i fluidi nello scambiatore di calore:

  • T1 = Temperatura di ingresso − lato caldo
  • T2 = Temperatura di uscita − lato caldo
  • T3 = temperatura di ingresso − lato freddo
  • T4 = Temperatura di uscita − lato freddo

Potenza. Il calore perso da un lato dello scambiatore di calore a piastre è equivalente al calore acquisito dall’altro lato: è questa la potenza, che viene espressa in kW o kcal/h.

Differenza media di temperatura logaritmica. La differenza media di temperatura logaritmica (LMTD) è la forza di trasmissione effettiva nello scambiatore di calore.

Raffreddamento. Nelle applicazioni di raffreddamento, il programma termico necessita di approcci precisi a seconda delle diverse temperature (lunghezza termica). Si parla di elevata lunghezza in presenza di valori di Θ > 1 caratterizzati da:

  • piastre lunghe, quindi più tempo necessario per il raffreddamento del liquido
  • bassa pressione, quindi peggiore distribuzione del liquido da raffreddare

Portata. La portata può essere espressa per peso o per volume. Le unità di flusso per peso sono in Kg/s o kg/h, le unità di flusso per volume sono in m3/h o l/min. Per convertire le unità di volume in unità di peso, è necessario moltiplicare il flusso di volume per la densità.  La portata massima determina quale tipo di scambiatore di calore è appropriato per un determinato scopo. Gli scambiatori di calore a piastre Alfa Laval possono essere utilizzati per portate da 0,05 kg/s a 1400kg/s. In termini di volume, ciò equivale a 0,18 m3/h – 5000 m3/h in un’applicazione per acqua. Se la portata supera questi valori, sarà possibile suddividere la portata in più unità in parallelo.

Cadute di pressione. La caduta di pressione (Δρ) è inversamente proporzionale alle dimensioni dello scambiatore di calore a piastre. Se è possibile aumentare la caduta di pressione consentita e accettare costi di pompaggio maggiori, lo scambiatore di calore sarà di dimensioni inferiori e meno costoso.

Calore specifico. Il calore specifico (cρ) è la quantità di energia necessaria per aumentare di un grado centigrado 1 kg di sostanza.

Viscosità. La viscosità misura la facilità di scorrimento di un liquido. Minore è la viscosità, maggiore sarà la facilità di scorrimento. La viscosità è espressa in centipoise (cP) o centistoke (cSt).

In uno scambiatore di calore a piastre, è possibile usufruire dei vantaggi derivanti dalle piccole differenze di temperatura e spessore delle piastre. I valori alfa sono prodotti dalle turbolenze molto elevate e il fattore di sporcamento è generalmente molto ridotto. Ciò definisce un coefficiente k che, in circostanze favorevoli, può essere nell’ordine di 8000 W/m2°C. Con gli scambiatori di calore tradizionali a fascio tubiero, il coefficiente k sarà inferiore a 2500 W/m2°C.

Per minimizzare il costo dello scambiatore di calore è necessario considerare:

  • la caduta di pressione: più è elevata la caduta di pressione ammissibile, minore è la superficie di scambio termico necessaria.
  • LMTD: maggiore è la differenza di temperatura tra i fluidi, minore sarà la dimensione dello scambiatore di calore.

Materiali di costruzione. Nella maggior parte degli scambiatori di calore Alfa Laval per applicazioni acqua/acqua vengono utilizzate piastre in acciaio inossidabile AISI 316 di altà qualità. Quando il contenuto di cloruro non impone la necessità di AISI 316, è possibile utilizzare materiale in acciaio inossidabile AISI 304, meno costoso. Sono inoltre disponibili piastre in materiali diversi, per varie applicazioni. Per gli scambiatori di calore a piastre saldobrasate Alfa Laval, è sempre utilizzato acciaio inossidabile AISI 316. Per acqua di mare e acqua salmastra, è necessario utilizzare solo titanio di grado 1 (puro al 99,6%).

Limitazioni di temperatura e pressione. La temperatura e la pressione massima che uno scambiatore può raggiungere ne influenzano il costo: più basse sono le temperature e la pressione massima, meno alto sarà il prezzo.

Differenza nel modo in cui è aggiunto il margine. Nello scambiatore di calore a fascio tubiero, il margine è generalmente aggiunto aumentando la lunghezza dei tubi (mantenendo lo stesso flusso in ogni tubo). In uno scambiatore di calore a piastre, il margine è aumentato aggiungendo canali paralleli, cioè diminuendo il flusso per canale e ottenendo così un rapporto turbolenza/efficienza minore, aumentando il rischio di sporcamento.

Per uno scambiatore di calore a piastre in applicazione acqua/acqua, un margine pari a 0-15% (dipendente dalla qualità dell’acqua) è generalmente sufficiente.

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