Gli scambiatori di calore a piastre sono comunemente utilizzati in vari settori industriali per le loro efficienti capacità di trasferimento del calore. Sono costituiti da più piastre disposte in modo parallelo e sigillate insieme per formare un’unità compatta.
Non a caso, il design degli scambiatori di calore a piastre è un importante caratteristica tecnica. La disposizione delle piastre, le loro dimensioni e la loro geometria contribuiscono a determinare l’efficienza di trasferimento del calore e la perdita di carico dello scambiatore. Inoltre differiscono in due modelli principali: saldobrasati e ispezionabili.
A differenza, la disposizione del flusso dei fluidi all’interno dello scambiatore varia in base alle singole esigenze produttive. I flussi più comuni sono quelli paralleli, in controcorrente e incrociati, ognuno dei quali presenta vantaggi e svantaggi in termini di efficienza di trasferimento del calore e perdita di carico.
Uno scambiatore di calore a piastre ben progettato può massimizzare il trasferimento di calore e ridurre al minimo la caduta di pressione, ottenendo prestazioni ottimali. La comprensione delle caratteristiche rilevanti in merito al singolo sistema di produzione è essenziale per selezionare lo scambiatore di calore a piastre più adatto a una particolare applicazione.
Le caratteristiche tecniche degli scambiatori di calore a piastre
Le caratteristiche tecniche degli scambiatori di calore a piastre giocano un ruolo cruciale nel determinare l’efficienza, le prestazioni e la durata dell’impianto produttivo industriale. Infatti, una delle caratteristiche tecniche fondamentali degli scambiatori di calore a piastre è il loro coefficiente di trasferimento del calore.
Questo si riferisce alla velocità di trasferimento del calore tra i fluidi che attraversano lo scambiatore. Coefficienti di trasferimento del calore più elevati si traducono in tassi di trasferimento del calore più rapidi,ciò significa che lo scambiatore può funzionare con differenze di temperatura inferiori tra i fluidi.
Un’altra caratteristica importante è la distanza tra le piastre, la quale determina la portata e la caduta di pressione dei fluidi. La distanza tra le piastre influisce sulla capacità dello scambiatore di gestire portate elevate e determina anche la quantità di incrostazioni che possono verificarsi all’interno dello scambiatore.
Anche il materiale delle piastre è una caratteristica tecnica importante degli scambiatori di calore a piastre. I diversi materiali hanno livelli diversi di resistenza alla corrosione, conducibilità termica e resistenza meccanica.
I materiali più comuni per le piastre sono quelli di alta qualità come l’acciaio inossidabile, il titanio e le leghe di nichel, elementi che presentano vantaggi e svantaggi. Determinare il bilanciamento tra efficienza e qualità è una mansione riservata ai progettisti e a chi produce questi componenti, i quali si avvalgono di un’analisi tecnica prima di iniziare la composizione dei sistemi.
Meglio gli scambiatori a piastre saldobrasati o ispezionabili?
Esistono due tipi principali di scambiatori di calore a piastre: saldobrasati e ispezionabili. Questi due tipi si differenziano per la costruzione e il design, i quali ne influenzano le prestazioni e l’idoneità a diverse applicazioni.
Gli scambiatori di calore a piastre saldobrasati sono realizzati mediante la brasatura di diverse piastre metalliche sottili, in genere in acciaio inox, con un processo di brasatura ad alta temperatura.
Le giunzioni brasate formano una tenuta forte e a prova di perdite che elimina la necessità di guarnizioni, rendendo gli scambiatori di calore a piastre brasate più compatti e più facili da mantenere. Sono anche più efficienti degli scambiatori di calore a piastre ispezionabili, con un coefficiente di trasferimento del calore più elevato grazie allo stretto contatto tra le piastre.
Tuttavia, gli scambiatori di calore a piastre saldobrasate non sono adatti per applicazioni che richiedono una pulizia o un’ispezione frequenti, in quanto non possono essere smontati senza danneggiare le giunzioni saldobrasate.
Per questo motivo si contrappongono gli scambiatori di calore a piastre ispezionabili, i quali sono progettati per applicazioni in cui sono necessarie ispezioni e pulizie regolari. Sono realizzati impilando diverse piastre tra loro, con guarnizioni tra ogni piastra per formare una serie di canali attraverso i quali scorre il fluido.
Le piastre sono tenute insieme da bulloni o morsetti e possono essere facilmente smontate per la pulizia o la manutenzione. Gli scambiatori di calore a piastre ispezionabili sono anche più versatili di quelli a piastre saldobrasate, in quanto possono essere personalizzati per diverse applicazioni variando i materiali delle piastre, delle guarnizioni e le configurazioni di flusso.
Malgrado ciò, sono meno efficienti degli scambiatori di calore a piastre saldobrasate, con un coefficiente di trasferimento del calore inferiore a causa del materiale della guarnizione più spesso e dei canali di flusso più grandi.
Gli scambiatori di calore a confronto: i modelli industriali più richiesti
Gli scambiatori di calore a piastre, ad aria e a fascio tubiero sono tre tipi comuni di scambiatori di calore, ciascuno con caratteristiche da modulare in base alle singole esigenze industriali collegate alla produzione. La scelta del tipo di scambiatore di calore dipende dai requisiti specifici dell’applicazione, compresi i limiti di spazio, i tassi di trasferimento del calore e le proprietà del fluido.
Come abbiamo già visto, gli scambiatori di calore a piastre sono compatti ed efficienti e sono ideali per le applicazioni in cui lo spazio è limitato. Questi dispositivi sono costituiti da una serie di piastre, tipicamente in acciaio inox o titanio, impilate insieme con canali alternati per fluidi caldi e freddi.
I fluidi scorrono in direzioni opposte, consentendo il massimo trasferimento di calore. Gli scambiatori di calore a piastre sono altamente personalizzabili, con un’ampia gamma di dimensioni, materiali e configurazioni delle piastre. Un’analisi tecnica predisposta dagli ingegneri sarà sufficiente per massimizzare la funzionalità e l’operatività dei dispositivi.
Gli scambiatori di calore ad aria, come suggerisce il nome, utilizzano l’aria come mezzo di raffreddamento o riscaldamento. Questi dispositivi sono comunemente utilizzati nei sistemi HVAC, dove trasferiscono il calore tra l’aria all’interno di un edificio e l’ambiente esterno.
Gli scambiatori di calore ad aria possono essere diretti o indiretti: i sistemi diretti utilizzano l’aria stessa come mezzo di trasferimento del calore, mentre i sistemi indiretti utilizzano uno scambiatore di calore per trasferire il calore tra l’aria e un altro fluido.
Gli scambiatori di calore a fascio tubiero sono ampiamente utilizzati nei processi industriali in cui sono richieste elevate velocità di trasferimento del calore. Questi dispositivi sono costituiti da un fascio di tubi, tipicamente in rame, acciaio inox o titanio, racchiusi in un guscio.
I fluidi caldi e freddi scorrono rispettivamente attraverso i tubi e il mantello, consentendo un efficiente trasferimento di calore. Gli scambiatori di calore a fascio tubiero sono altamente personalizzabili, come del resto anche gli altri modelli, e sono presenti in un’ampia gamma di dimensioni, materiali e configurazioni dei tubi.
