9+ Esempi di scambiatori di calore: fatti dettagliati

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Questo articolo discute di esempi di scambiatori di calore. Il nome ci facilita la comprensione del significato di scambiatore di calore.

Lo scambiatore di calore non è altro che un'apparecchiatura che scambia calore tra due sostanze al fine di abbassare o elevare la temperatura ai livelli desiderati. In questo articolo studieremo cos'è uno scambiatore di calore, quali sono i suoi diversi tipi e i diversi esempi in cui vengono utilizzati gli scambiatori di calore.

Cos'è lo scambiatore di calore?

Lo scambiatore di calore è un'apparecchiatura utilizzata per trasferire il calore tra il fluido di lavoro e il fluido la cui temperatura deve essere abbassata o aumentata.

Gli scambiatori di calore utilizzano tubi cavi attraverso i quali vengono fatti passare i fluidi. I fluidi hanno una differenza di temperatura tra loro a causa della quale avviene il trasferimento di calore. La cosa più importante affinché avvenga il trasferimento di calore è la differenza di temperatura tra i due oggetti/fluidi. In questo articolo discuteremo del diverso tipi di scambiatori di calore e loro esempi.

esempi di scambiatori di calore
Immagine: scambiatore di calore tubolare

Immagine crediti: wikipedia

Tipi di scambiatori di calore in base alla direzione del flusso dei fluidi

In base alla direzione del flusso dei fluidi l'uno rispetto all'altro, possiamo classificare gli scambiatori di calore in tre tipi. Questi tipi sono indicati nell'elenco seguente-

  1. Scambiatore di calore a flusso parallelo- Quando i fluidi scorrono nella stessa direzione l'uno rispetto all'altro, lo scambiatore di calore sarà indicato come scambiatore di calore a flusso parallelo. La temperatura del fluido caldo diminuisce mentre la temperatura dei fluidi freddi aumenta.
  2. Scambiatore di calore in controcorrente- Quando i fluidi scorrono in direzione opposta l'uno rispetto all'altro, lo scambiatore di calore sarà indicato come scambiatore di calore in controcorrente. Possiamo trovare l'efficacia del scambiatore di calore utilizzando la formula discusso nelle sezioni successive di questo articolo.
  3. Scambiatore di calore a flussi incrociati- Come suggerisce il nome, gli scambiatori di calore a flussi incrociati sono quegli scambiatori di calore in cui i fluidi scorrono perpendicolarmente tra loro. I tubi fanno novanta gradi l'uno rispetto all'altro.

Tipi di scambiatori di calore in base al processo di trasferimento

La classificazione degli scambiatori di calore in base ai processi di trasferimento è riportata nell'elenco seguente-

  1. Tipo di contatto indiretto- In questo tipo di disposizione, i flussi di fluido si separano e il trasferimento di calore avviene in modo continuo attraverso una parete divisoria dentro e fuori la parete in modo transitorio. Diversi tipi di scambiatori di calore a contatto indiretto includono scambiatori di calore ad accumulo, letto fluido scambiatore di calore ecc.
  2. Tipo di contatto diretto– Nello scambiatore di calore del tipo a contatto diretto, due fluidi si scambiano calore entrando in contatto diretto tra loro. Si scambiano calore e poi si separano.

Efficacia dello scambiatore di calore

L'efficacia dello scambiatore di calore è un rapporto tra il trasferimento di calore effettivo che si verifica e il trasferimento di calore massimo che può avvenire nello scambiatore di calore.

Il significato dell'efficacia è che consente ai progettisti di prevedere come un dato scambiatore di calore eseguirà un nuovo lavoro. La procedura per tentativi ed errori viene eliminata se conosciamo l'efficacia dello scambiatore di calore.

Esempi di scambiatori di calore

I luoghi in cui vengono utilizzati gli scambiatori di calore sono riportati nell'elenco seguente-

Preriscaldatori d'aria

Il nome suggerisce che l'aria viene riscaldata prima di inviarla per eseguire qualsiasi altro processo. Ad esempio, possono essere utilizzati nelle caldaie per aumentare l'efficienza termica della centrale. L'aria preriscaldata migliorerà la qualità del carburante immesso nella centrale elettrica.

Economizzatori

È un'alternativa al sistema di aria condizionata. Gli economizzatori utilizzano l'aria esterna per raffreddare l'edificio invece di far funzionare compressori come quelli utilizzati nel sistema di condizionamento dell'aria. Ciò consente anche di risparmiare un'enorme somma di denaro in quanto consente di risparmiare energia.

Evaporatori

Gli evaporatori vengono utilizzati per convertire qualsiasi liquido nella sua forma gassosa. La temperatura del liquido rimane la stessa. Il processo di cambio di fase è un processo isotermico. Gli evaporatori sono utilizzati nelle caldaie per trasformare l'acqua liquida in vapore gassoso. Negli evaporatori, la temperatura del combustibile è la stessa in quanto subisce una trasformazione di fase. Aumenta invece la temperatura del fluido più freddo che viene utilizzato come fluido di lavoro all'interno dello scambiatore di calore.

Surriscaldatori

I surriscaldatori sono utilizzati all'interno di caldaie che convertono il vapore umido in vapore secco. Il vapore secco è quel vapore in cui non c'è contenuto di acqua liquida. La frazione di secchezza del vapore secco è 1 o 100%. I surriscaldatori servono per surriscaldare il vapore. La qualità e l'entalpia del vapore surriscaldato sono maggiori del vapore umido o saturo normalmente utilizzato.

Condensatori

I condensatori sono opposti a ciò che sono gli evaporatori. I condensatori riportano il liquido dal suo stato gassoso senza cambiarne la temperatura. I condensatori sono semplici scambiatori di calore che assorbono il calore dal vapore e lo riconvertono in acqua liquida. La quantità di calore assorbita è pari al calore latente di vaporizzazione dell'acqua. Analogamente agli evaporatori, la temperatura del combustibile rimane la stessa e la temperatura del fluido caldo che viene utilizzato come fluido di lavoro all'interno dello scambiatore di calore diminuisce.

Torri di raffreddamento

Una torre di raffreddamento è una torre utilizzata per respingere il calore dal sistema all'ambiente circostante. Il calore espulso dal sistema è calore residuo che non ha alcuna utilità nell'ulteriore processo. Queste torri appaiono come camini attraverso i quali viene espulsa una nuvola di gas. Questa nuvola di gas non è altro che il gas del fluido di lavoro. Il calore viene dissipato sotto forma di vapore.

Scambiatore di calore per piscine

Uno scambiatore di calore per piscina trasferisce il calore da un flusso di acqua calda al flusso di acqua più fredda della piscina senza farli entrare in contatto diretto tra loro.

Radiatore dell'olio idraulico

Un radiatore dell'olio idraulico raffredda l'olio idraulico. Questi possono essere utilizzati in centraline elettriche, idropulitrici e motori, quasi ovunque venga utilizzato l'olio idraulico. L'olio idraulico deve essere raffreddato perché senza raffreddamento, l'olio può prendere fuoco a causa delle temperature più elevate e può essere fatale per l'operatore e per i macchinari.

caldaie

L'uso più comune degli scambiatori di calore è nelle caldaie. Le caldaie utilizzano scambiatori di calore per riscaldare l'acqua liquida in modo tale che venga convertita in vapore. Nell'intero processo di cambio di fase, la temperatura del liquido/gas rimane la stessa, il che significa che si tratta di un processo isotermico. Abbiamo già discusso nelle sezioni precedenti come scambiatori di calore lavorare all'interno di una caldaia.

Giubbotti d'acqua

Nelle camicie d'acqua, l'acqua viene utilizzata per raffreddare o riscaldare lo scarico che scorre attraverso il motore. Possiamo vedere il rivestimento nei motori a razzo, i gas di scarico caldi riscaldano il carburante e quindi il carburante viene rimandato alla combustione. Ciò aumenta l'efficienza di combustione del motore a razzo. Nelle automobili, la camicia d'acqua viene utilizzata per raffreddare il motore e prevenire un'eccessiva perdita di calore. La camicia d'acqua abbassa la temperatura del motore.

Altri tipi di scambiatori di calore

Su una base più ampia, ci sono molti più tipi di scambiatori di calore. Sono riportati nell'elenco seguente-

  • Scambiatori di calore a fascio tubiero
  • Piastra scambiatore di calore
  • Scambiatore di calore a piastre e gusci
  • Scambiatore di calore a ruote adiabatico
  • Scambiatore di calore a tubi alettati
  • Piatto cuscino scambiatore di calore