Come funzionano gli scambiatori di calore industriali

Cosa sono gli scambiatori di calore industriali

Gli scambiatori di calore industriale sono dei dispositivi che permettono lo scambio di calore fra due fluidi a temperature diverse senza che si miscelino. La loro applicazione trova terreno fertile in vari ambiti industriali, dal settore chimico e petrolchimico al comparto automobilistico e navale.

Per scambiatore di calore industriale s’intende una componente impiantistica al cui interno viene trasferito calore da un fluido caldo a un fluido freddo, in un’ottica di risparmio energetico. Non tutti sanno che gli scambiatori di calore sono presenti anche nelle case all’interno di frigoriferi e climatizzatori.

Scambiatori di calore: tipologie a confronto

Esistono vari tipi di scambiatori di calore industriali. Tra i più diffusi si segnalano gli scambiatori a superficie dove i fluidi, per non incontrarsi, sono divisi da una sottile lastra metallica.

In ambito industriale vengono maggiormente utilizzati gli scambiatori a piastre, impiegati in larga misura nell’industria tessile, ceramica, alimentare, cosmetica, chimica e farmaceutica, ma anche in forni e acciaierie. Lo scambiatore di calore a piastre è composto da un telaio e da un insieme di piastre metalliche a forma ondulata, con dei fori che consentono l’entrata e la fuoriuscita dei fluidi di diverse temperature. Per visualizzare un esempio, qui di seguito ci sono schema e video di uno scambiatore di calore a piastre.

Oltre agli scambiatori a piastre e gli scambiatori a superficie, esistono molti altri tipi di dispositivi analoghi ma con funzioni differenti a seconda dell’utilizzo che se ne intende fare, come ad esempio gli scambiatori a spirale, a tubi alettati o saldobrasati. La differenza tra loro è dovuta dal modo in cui avviene lo scambio termico.

A cosa servono gli scambiatori di calore industriali

Abbiamo visto che gli scambiatori di calore industrialinon sono tutti uguali, ma a prescindere dalla tipologia, la destinazione d’uso di questi utilissimi dispositivi resta immutata ed è quella di trasferire calore all’interno di “camere” predefinite per il flusso dei fluidi, anche se con modalità e configurazioni differenti.

Ma a cosa servono, di preciso, gli scambiatori di calore industriali? In generale, vengono impiegati in molteplici processi aziendali per la produzione di calore, l’ottenimento di scambi termici mediante termoregolazione ed altre funzioni analoghe. Più in dettaglio, servono a riscaldare o raffreddare ambienti o, su scala prettamente industriale, ad azionare in chiave anti-spreco il funzionamento dei motori di macchinari e impianti anche di grandi dimensioni.

Prendiamo come esempio le centrali elettriche, le ciminiere o altri plessi che producono gas di scarico diffusi nell’aria; in questo caso il posizionamento di uno scambiatore di calore in corrispondenza dei tubi di scarico può ridurre gli sprechi ed anche il tasso di inquinamento.

Un altro esempio? Gli autobus alimentati a diesel, nei quali l’utilizzo degli scambiatori di calore può raffreddarne il motore attraverso il pompaggio dell’aria fredda esterna nel serbatoio.

Come funzionano gli scambiatori di calore industriali

Entriamo ora nel merito del funzionamento degli scambiatori di calore industriali, che varia a seconda della tipologia.

Nei modelli a piastre, ad esempio, sono proprio queste a garantire il ricambio termico in assenza di miscelazione dei fluidi. Il passaggio dell’energia termica avviene su un piano solido che impedisce ai fluidi di incontrarsi.

Diverso il funzionamento dello scambiatore industriale di calore a fascio tubiero. Questa variante è costituita da un mantello al cui interno scorre uno dei due fluidi che, come nello scambiatore a piastre, non entra mai in contatto con l’altro per il fatto che in questo caso il secondo fluido filtra attraverso una rete di tubi ad effetto isolante.

In questi particolari dispositivi un fluido è rappresentato dall’aria che circola nell’ambiente e resta, di conseguenza, all’esterno delle tubazioni che, invece, sono percorse dal secondo fluido. Possono essere presenti delle alette che facilitano la funzione di scambio per ottimizzare la resa termica. In alternativa, si possono avvalere di air-coolers, speciali ventilatori ad azione refrigerante per una sorta di circolazione aerea forzata.

Quando è utile averne uno nella propria azienda

Date le funzioni multitasking degli scambiatori di calore è indubbio che il loro utilizzo fa la differenza in molti processi produttivi aziendali. Ma quando è davvero utile averne uno in azienda?

Per rispondere occorre enumerarne i principali vantaggi che si traducono nella produzione di energia termica finalizzata a riscaldare o raffreddare ambienti e motori di macchinari e impianti industriali, ma anche nel favorire un significativo risparmio energetico.

Inoltre, i modelli di ultima generazione sono concepiti a basso impatto ambientale e caratterizzati da un involucro decisamente meno ingombrante a parità di scambio termico. Se vi avvalete di compressori ad aria, macchinari industriali o impianti oleoidraulici non potete farne a meno per migliorare le prestazioni aziendali.