Scambiatori di calore

Gli scambiatori di calore sono componenti essenziali dei sistemi di raffreddamento più avanzati poiché consentono di trasferire il calore dall'interno del sistema all'ambiente circostante o a un altro sistema. All'interno dello scambiatore di calore, i fluidi di funzionamento sono separati meccanicamente per fare in modo che il calore possa trasferirsi da uno all'altro per poi essere disperso altrove. Gli scambiatori di calore possiedono solitamente delle alette per il trasferimento del calore per massimizzare la superficie di contatto e canali ad alto contenuto ingegneristico per ottimizzare la portata del flusso.

Gli scambiatori di calore si usano in tutti i settori e in una vasta gamma di applicazioni e sono essenziali in molte situazioni della vita quotidiana. Possono essere realizzati con differenti materiali, fluidi e configurazioni per permettere la massima flessibilità di progettazione, scalabilità ed efficienza. I tre tipi più diffusi di scambiatori di calore sono quelli liquido-aria, aria-aria e liquido-liquido.

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Liquido-aria

Gli scambiatori di calore liquido-aria sono i più diffusi e sono presenti in molteplici applicazioni e settori, dall'elettronica di consumo ai data center, fino ai veicoli ricreazionali e quelli commerciali utilizzati nel settore minerario, dei trasporti o della difesa. I sistemi di raffreddamento che utilizzano scambiatori di calore liquido-aria sono ideali per il raffreddamento ad alta potenza e possono essere utilizzati ovunque vi siano portate di calore ad alta densità, come, ad esempio, nel caso del raffreddamento di CPU/GPU e transistor bipolari a gate isolato (IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor).


Aria-aria

Gli scambiatori di calore aria-aria solo usati di frequente nei quadri elettrici, in particolare quando i componenti elettrici sono sensibili all'ambiente. Gli scambiatori aria-aria permettono di rinforzare i sistemi, proteggendo componenti elettronici complessi o sensibili dagli agenti ambientali come polvere, particolati e liquidi. Offrono una maggiore flessibilità di progettazione perché possono essere a convezione naturale o forzata e attraverso l'integrazione con un raffreddamento bifase, i progettisti possono migliorare il trasferimento di calore per il raffreddamento sia passivo che attivo.

Gli scambiatori di calore aria-aria sono spesso associati a sistemi HVAC. I sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC, Heating, Ventilation, and Air Conditioning) sono essenziali per il controllo ambientale in edifici e veicoli e permettono di gestire sia la temperatura che la qualità dell'aria. Mantenere le correnti d'aria separate impedisce alle particelle e agli inquinanti esterni di penetrare nel sistema, permettendo comunque un controllo sufficiente della temperatura dell'aria.

Liquido-liquido

Gli scambiatori d'aria liquido-liquido sono spesso utilizzati in applicazioni quali veicoli automobilistici, aerospaziali e per la difesa dove i molteplici fluidi che operano al loro interno necessitano di essere raffreddati e/o riscaldati per garantire prestazioni ottimali. Un esempio di utilizzo di uno scambiatore di calore liquido-liquido potrebbe essere un aeromobile che usa l'olio caldo del motore per riscaldare il carburante e ottenere la massima efficienza.

Altri tipi di scambiatori di calore

Gli scambiatori di calore liquido-aria sono molto meno comuni di quelli liquido-aria, ma possono essere utilizzati nei processi industriali per recuperare e sfruttare una dispersione di energia/calore, offrendo un risparmio di tempo e denaro.

Gli scambiatori di calore a cambiamento di fase sono utilizzati per applicazioni particolari che richiedono temperature costanti o con un flusso di calore estremamente elevato come il raffreddamento di server o CCD. Analogamente ai termosifoni, gli scambiatori di calore con cambio di fase utilizzano evaporatori e condensatori per permettere un raffreddamento bifase, tuttavia non sfruttano la gravità per il trasporto dei fluidi. Aavid è leader globale nella progettazione e nella fabbricazione di questi sistemi più complessi.