Lo scambiatore di calore è un dispositivo che permette l’incrocio di temperatura tramite energia termica da un fluido a temperatura maggiore ad uno a temperatura minore.
Nello specifico possiamo dire che esso assolve una duplice funzione:
- Modifica lo stato termodinamico di una corrente fluida per interazione termica con un’altra;
- Permette il trasferimento di una potenza termica tra una superficie solida ed una corrente fluida.
E’ tra i componenti termodinamici più diffusi ed impiegati e presenta un’ampia gamma di applicazioni.
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LE TRE TIPOLOGIE DI PROCESSO DI SCAMBIO
Il processo di scambio termico tra due fluidi può essere compiuto in vari modi e tre sono le tipologie di scambio che possono essere definite in base a vari fattori:
- Materiali costruttivi;
- Tipologia dei fluidi che vi evolvono;
- Disegno termofluidodinamico.
In pratica, il processo di scambio termico è semplice: infatti, sezione per sezione vi è sempre una differenza di temperatura tra il fluido a temperatura maggiore (fluido caldo) e quello a temperatura minore (fluido freddo) che permette il trasferimento di energia tra i due.
L’INCROCIO DI TEMPERATURA DI UNO SCAMBIATORE DI CALORE
Il termine “incrocio di temperatura”, descrive lo scenario in cui la temperatura di uscita del fluido freddo è superiore alla temperatura di uscita del fluido caldo.
Per ottenere un incrocio delle temperature, i fluidi devono essere in controcorrente, ovvero l’ingresso di un fluido deve essere in corrispondenza dell’uscita dell’altro.
Inoltre, il numero di passaggi attraverso lo scambiatore dev’essere uno solo per entrambi i fluidi.
I PASSAGGI INTERNI DEI FLUIDI
In uno scambiatore di calore, il fluido che scorre lato tubi può compiere un solo passaggio per andare dall’ingresso all’uscita oppure può farne due o più, arrivando anche a otto passaggi “avanti ed “indietro”.
Il numero di passaggi è normalmente legato alle temperature dei fluidi ed alla portata degli stessi.
Se la quantità di fluido è bassa, la sua velocità all’interno dello scambiatore è allo stesso modo bassa, riducendo in modo drastico la capacità di scambio.
Facendo passare più volte il fluido all’interno dello scambiatore, la sezione disponibile per ogni passaggio si riduce e quindi aumenta la velocità, favorendo lo scambio termico.
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