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Le differenze tra scambiatori a fascio tubiero e scambiatori a piastre

Negli impianti industriali, gli scambiatori di calore sono delle componenti essenziali per la termoregolazione, ossia per il controllo delle temperature all’interno del ciclo produttivo, servono inoltre per il raffreddamento dei fumi rilasciati in atmosfera e per il recupero termico.

Gli scambiatori funzionano trasferendo energia termica tra due fluidi a temperature diverse; possono essere di diverse tipologie e si classificano in base a compattezza, profilo termico, tipologia di processo e modalità di contatto tra le correnti.

La modalità di contatto tra le correnti più utilizzata è quella a superficie, nella quale i fluidi assorbono calore attraverso la superficie dalla quale sono separati.

Le principali differenze tra scambiatori a fascio tubiero e scambiatori a piastre

Proprio a questa tipologia, appartengono le due tipologie più comuni: lo scambiatore a fascio tubiero e lo scambiatore a piastra.

Nello scambiatore a fascio tubiero, uno dei fluidi passa entro un fascio di tubi mentre l’altro nel volume libero tra i tubi e il mantello.

Degli appositi setti verticali, chiamati anche diaframmi, costringono il fluido che scorre all’interno del mantello ad assumere un moto sinuoso che potenzia lo scambio termico di tipo connettivo:

Scambiatore a fascio tubiero
Scambiatore a fascio tubiero

Lo scambiatore a piastre, invece, è costituito da un gruppo di piastre metalliche corrugate per aumentare la resistenza delle piastre e lo scambio convettivo.

Le piastre sono dotate di fori per il passaggio dei due fluidi tra i quali avviene il trasferimento di calore.

Ogni piastra dello scambiatore è a contatto da un lato con il fluido caldo e dall’altro lato con il fluido freddo, in maniera alternata; una guarnizione garantisce la tenuta dei canali tra le piastre e permette di distribuire i fluidi all’interno dei canali tra le piastre, alternativamente:

Scambiatore a piastre
Scambiatore a piastre

Scambiatore a fascio tubiero o a piastra? quale scegliere

“Qual è allora lo scambiatore più adatto alle mie esigenze?”

La risposta è: dipende!

Ad esempio, i principali punti di forza dello scambiatore a piastra sono l’ingombro ridotto, l’elevato coefficiente di scambio termico e la flessibilità, data dalla possibilità di aggiungere facilmente nuove piastre.

Dall’altra parte la presenza di guarnizioni limita, di solito, il campo di impiego a pressioni minori di 25 bar e a temperature inferiori a 250°C; esiste inoltre un limite tecnico sulle dimensioni raggiungibili dalle piastre.

Infine, l’elevata turbolenza provoca un alto tasso di erosione delle superfici dello scambiatore a piastra.

Lo scambiatore a fascio tubiero, invece, ha dimensioni importanti: è molto robusto e la sua forma lo rende adatto ad applicazioni in pressione.

Per le sue caratteristiche può avere superfici di scambio variabili tra 0,1 m^2 a 100000 m^2 e può lavorare sia in condizioni di vuoto spinto sia oltre i 1000 bar, con temperature che possono variare dalla criogenia (sotto i -150°) fino ad arrivare ai 1400 K.

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