Il Corriere Termo Idro Sanitario Settembre 2024 | Page 12

L ’ ESPERTO RISPONDE

DOMANDE APERTE

di Pierfrancesco Fantoni

SCAMBIATORI CON RECUPERO DI CALORE

Qual è il principio di funzionamento degli scambiatori a recupero di calore e quali sono le principali applicazioni ?

Gli scambiatori di calore a recupero di calore rappresentano una tecnologia fondamentale nell ’ ambito dell ’ efficienza energetica . Questi dispositivi consentono di trasferire energia termica da un fluido caldo a un fluido freddo , riducendo le dispersioni e aumentando il rendimento complessivo di un processo termodinamico . Il principio di funzionamento di questi dispositivi si basa sulla trasmissione del calore per conduzione termica . Due fluidi , uno caldo e uno freddo , scorrono all ’ interno di canali separati che vengono appositamente creati all ’ interno dello scambiatore . Grazie a una superficie di scambio termico , il calore viene trasferito dal fluido caldo al fluido freddo senza che i due fluidi possano miscelarsi tra di loro . Questi scambiatori possono essere classificati in base a diversi criteri . Uno di essi , ad esempio , è quello inerente alla geometria della superficie di scambio : in base ad esso , si distinguono gli scambiatori a fascio tubiero , quelli tubo dentro tubo ( o coassiali ), quelli a piastre saldobrasate o imbullonate . Un secondo criterio di classificazione è quello che fa capo alla modalità di flusso dei due fluidi : in base a esso si distinguono

Esempio di scambiatore di calore in controcorrente ad elevato rendimento che permette un ’ efficienza di recupero del calore fino al 90 % ( da doc . Sicsistemi )

gli scambiatori in equi-corrente , a flussi incrociati o in controcorrente che rappresenta una delle modalità di scambio più efficienti . Il recupero di calore mediante scambio termico trova applicazione in numerosi settori tecnologici : oltre a quello della produzione di energia o dell ’ industria chimica anche in ambito di impianti di climatizzazione viene proficuamente adottato per trasferire energia dall ’ aria estratta da un ambiente al fine di preriscaldare l ’ a- ria di mandata , ma anche per l ’ analogo discorso che riguarda il raffrescamento dell ’ aria . Ulteriore applicazione la troviamo nei dispositivi di umidificazione , dove si procede al recupero del calore latente dall ’ aria umida .

TORRE DI RAFFREDDAMENTO

A cosa serve il separatore di gocce in una torre di raffreddamento e perché è importante ?

Normalmente questo dispositivo è posizionato sopra il riempimento della torre . La sua struttura , spesso costituita da lamelle o reti metalliche , costringe l ’ aria umida a cambiare direzione più volte . Attraverso questo continuo cambiamento di direzione si riesce a fare in modo che le goccioline d ’ acqua , più pesanti dell ’ aria , perdano velocità e cadano per gravità , ritornando così nel bacino della torre . Il separatore di gocce è un componente fondamentale all ’ interno di una torre di raffreddamento . La sua funzione primaria è quella di trattenere le goccioline d ’ acqua che , durante il processo di raffreddamento evaporativo che viene realizzato , vengono trascinate dal flusso d ’ aria in uscita dalla torre . La massa complessiva di tali particelle determina il consumo di acqua della torre . La sua funzione è importante perché permette di migliorare l ’ efficienza energetica : infatti , riducendo la quantità di acqua dispersa , si diminuisce il consumo di acqua che si deve sostenere per reintegrare l ’ acqua evaporata . Inoltre , limitando le emissioni d ’ acqua consente di ridurre l ’ impatto ambientale della torre , in particolare in zone con risorse idriche limitate . Infine , riducendo l ’ umidità nell ’ ambiente circostante la torre , permette di diminuire il rischio di corrosione dei manufatti metallici nelle vicinanze e il rischio di avere micro-climi insalubri .

DINAMICA DEI FLUIDI

Non mi occupo di progettazione di canali per la distribuzione dell ’ aria . Però sarei curioso di sapere che cosa si intende per sezione equivalente e qual è l ’ utilità di questo concetto .

La sezione equivalente di un canale d ’ aria è un concetto utilizzato per semplificare i calcoli della dinamica dei fluidi come , ad esempio , l ’ aria . Il suo utilizzo risulta utile in particolare nel caso di canali a sezione non circolare ( come quelli rettangolari , ovali o di altra forma ). Infatti , molte delle formule che vengono utilizzate per calcolare le perdite di carico , la portata d ’ aria e altri parametri della dinamica dei fluidi sono state sviluppate specificamente per condotti circolari . Introducendo il concetto di sezione equivalente , è possibile adattare queste formule anche a canali di forma diversa , senza dover ricorrere a calcoli più complessi . Per comprenderne il concetto si deve pensare a una sezione di diametro fittizio che , per un canale non circolare , fornisce le stesse perdite di carico di un canale circolare di pari diametro e stessa lunghezza , nelle stesse condizioni di flusso . Senza entrare troppo nei dettagli , possiamo dire che tale diametro equivalente si trova moltiplicando per 4 volte la sezione della tubazione in questione e dividendo il risultato ottenuto per il perimetro bagnato , ossia per la lunghezza del contorno della sezione a contatto con il fluido .

TUBAZIONI FRIGORIFERE

È vero che anche nei circuiti frigoriferi vengono usati i sifoni ? La loro funzione è simile a quella che si ha nei circuiti idraulici ?

Un sifone si ottiene dalla particolare conformazione che viene data a una tubazione e che consiste in due gomiti con curvatura opposta disposti in sequenza uno di seguito all ’ altro . Nei circuiti frigoriferi il sifone viene utilizzato allo scopo di raccogliere l ’ olio che circola all ’ interno delle tubazioni in modo da permetterne il suo trascinamento in tratti ascendenti del circuito , dove potrebbe incontrare delle difficoltà nella risalita . Con larga diffusione viene realizzato sulla tubazione di mandata o su quella di aspirazione del compressore . Quando viene realizzato su una tubazione ascendente di mandata esso serve a raccogliere l ’ olio e l ’ eventuale refrigerante liquido , formatosi dalla condensazione del gas , per evitare che , quando il compressore viene fermato , essi possano fare ritorno nei cilindri del compressore . Quando viene realizzato su una tubazione di aspirazione ascendente esso ha la funzione di favorire il ritorno dell ’ olio al compressore : infatti il sifone in una prima fase intrappola l ’ olio in transito e che troverebbe difficoltà a percorrere il tratto di tubazione in salita . Mano a mano che l ’ olio si accumula , il gas refrigerante aspirato dal compressore ha a disposizione una sezione di tubazione sempre più piccola . A causa di ciò si genera una sovrapressione locale nel gas stesso , sovrapressione che diventa la causa motrice capace di sospingere il tappo di olio creatosi a percorrere il tratto ascendente della tubazione di aspirazione .

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