Introduzione agli scambiatori di calore


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Cos'è uno scambiatore di calore?

Uno scambiatore di calore è un dispositivo progettato per trasferire o "scambiare" il calore da un materiale ad un altro in maniera efficiente. Se si utilizza un fluido per trasferire il calore, questo può essere un liquido, come l'acqua o l'olio, oppure l'aria in movimento. Il tipo più noto di scambiatore di calore è il radiatore dell'auto. In un radiatore, una soluzione a base di acqua e glicol etilenico, comunemente chiamato antigelo, trasferisce il calore dal motore al radiatore e, successivamente, dal radiatore all'aria che lo attraversa, impedendo al motore di surriscaldarsi. Allo stesso modo, gli scambiatori di calore Aavid sono progettati per raffreddare i motori degli aerei, i meccanismi ottici, i tubi radiogeni, i laser, gli alimentatori, le attrezzature militari e molti altri tipi di apparecchiature che richiedono un sistema di raffreddamento più potente di quello che è possibile ottenere con i dissipatori di calore ad aria.



Esistono diversi tipi di scambiatori di calore. Gli scambiatori di calore di Aavid offrono sistemi di raffreddamento aria-liquido, liquido-aria, liquido-liquido e aria-aria. Nei sistemi di raffreddamento aria-liquido, il calore viene trasferito dall'aria al liquido. Un esempio di sistema di raffreddamento aria-liquido è quello degli armadi elettrici. Nel raffreddamento liquido-aria, il calore viene trasferito dal liquido all'aria. Questo tipo di sistema viene generalmente utilizzato per il raffreddamento dei fluidi di processo. Anche i sistemi di raffreddamento liquido-liquido sono utilizzati per raffreddare i fluidi di processo, ma il calore viene rimosso da un altro liquido invece che dall'aria. Infine, nel raffreddamento aria-aria, il calore viene trasferito da un flusso d'aria o gassoso ad un altro.

Da decenni, Aavid produce una delle tecnologie più utilizzate negli scambiatori di calore: lo scambiatore a tubi alettati. Gli scambiatori a tubi alettati utilizzano un sistema di raffreddamento aria-liquido o liquido-aria. Sono composti da tubi alettati a forcina (hairpin), curvette per il collegamento delle forcine, una piastra tubiera che mantiene i tubi correttamente allineati, una testata con ingressi e uscite, piastre laterali di sostegno della struttura e, di solito, la piastra della ventola. Le tubazioni costituiscono il percorso del liquido di raffreddamento, mentre le alette incrementano la superficie di contatto favorendo il trasferimento del calore per convezione. Le tubazioni e le alette sono di solito realizzate in rame in ragione delle eccellenti proprietà di conducibilità termica di questo materiale e per la sua compatibilità con l'acqua e con le soluzioni di glicole etilenico. Quando però è necessario entrare in contatto con acqua deionizzata o altri liquidi corrosivi, si utilizzano tubazioni in acciaio inossidabile.

Anche negli scambiatori di calore a olio a tubi piatti di Aavid i tubi sono alettati, ma invece di essere circolari, sono piatti. Ciò permette di ridurre al minimo la perdita di carico quando si utilizza come refrigerante l'olio o il glicole etilenico. Un altro vantaggio è che la superficie totale delle tubazioni piatte risulta essere più ampia di quella delle tubazioni in uno scambiatore di calore a tubi alettati. La maggiore superficie delle tubazioni piatte permette di massimizzare il trasferimento di calore quando si utilizzano refrigeranti fluidi con una bassa capacità di trasferimento del calore, come l'olio e il glicole etilenico. Gli scambiatori di calore a olio sono composti da alette, tubazioni piatte, una testata saldata con ingressi e uscite e piastre, inclusa la piastra opzionale della ventola.

Un altro tipo di scambiatori di calore è quello a piastre alettate, che può operare con un sistema di raffreddamento aria-aria, aria-liquido, liquido-aria e liquido-liquido. Gli scambiatori di calore a piastre alettate sono costituiti da camere alettate separate da piastre piatte con circuiti alterni per i fluidi caldo e freddo. Il calore si propaga dalle alette nei condotti, attraverso la piastra di separazione, nel fluido freddo tramite la piastra di separarazione e di nuovo nel fluido freddo tramite le alette. Nello scambiatore si trovano anche le condotte a collettore, le staffe di montaggio e il telaio.

Gli scambiatori di calore liquido-liquido a piastre saldo brasate di Aavid hanno una superficie con scanalature a spina di pesce e sono disposte l'una sull'altra orientate in direzioni alternate. Ciò permette di creare canali di flusso separati per le due correnti di liquido, evitando che i due liquidi entrino in contatto diretto. Le piastre di questo tipo di scambiatori di calore sono saldo brasate lungo i bordi e su una matrice di punti di contatto tra le piastre. Lo scambiatore di calore liquido-liquido è analogo a uno scambiatore di calore a tubi e mantello e viene utilizzato nello stesso tipo di applicazioni.

La resa termica delle varie tecnologie di scambiatori di calore è variabile. Nella scelta di uno scambiatore è quindi importante stabilire la resa richiesta e il tipo di fluido da utilizzare per rimuovere il calore. È importante anche analizzare l'intero sistema, in quanto altri parametri, come la portata, la perdita di carico, la compatibilità dei materiali e altri fattori possono influire sulla scelta del tipo di scambiatore di calore più adeguato.


Per saperne di più, visita la pagina con le nostre soluzioni di scambiatori di calore a liquido e gli scambiatori di calore aria-aria.