Gli scambiatori di calore sono componenti essenziali in ambito industriale, progettati per trasferire energia termica da un fluido ad un altro senza che i due fluidi si mescolino fra loro.
Principi di Funzionamento
Il principio di funzionamento degli scambiatori si basa sull’idea che, mettendo a contatto due corpi a temperature diverse, il corpo più caldo si raffreddi mentre quello più freddo si riscaldi. La progressiva riduzione della differenza di temperatura è dovuta a uno scambio di energia che continua fino al raggiungimento dell’equilibrio termico.
Allorché si abbiano due corpi a differenti temperature, la temperatura del corpo più caldo diminuisce, mentre la temperatura di quello più freddo aumenta. La progressiva riduzione della differenza di temperatura deve essere ricondotta a uno scambio di energia, scambio che persiste finché esiste la differenza di temperatura, ovvero quando si raggiunge l’equilibrio termico.
Trasmissione del Calore
Quando il trasferimento di energia avviene solo a causa di una differenza di temperatura e non viene fatto nessun lavoro dalla oppure sulla sostanza, esso è trattato da una scienza che prende il nome di trasmissione del calore. La trasmissione del calore è in sostanza energia che viene trasmessa in conseguenza di una differenza (gradiente) di temperatura ∆T.
Questo trasferimento di energia viene espresso come quantità di calore q trasmessa nell’unità di tempo t; è un flusso di calore e prende il nome di flusso termico Q = q/t e si misura in W, dal momento che 1 J/s equivale ad 1 W; Q è perciò una potenza termica.
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Sappiamo che vi sono tre modi per realizzare questo trasferimento:
- conduzione
- convezione
- irraggiamento: tutte le superfici che si trovano ad una data temperatura emettono energia sotto forma di onde elettromagnetiche.
Pertanto quelle della conduzione e della convezione.
Irraggiamento: tutte le superfici che si trovano ad una data temperatura emettono energia sotto forma di onde elettromagnetiche.
Tipi di Scambiatori di Calore
Gli scambiatori di calore possono essere di due tipi: calcolo di progetto e calcolo di verifica.
Tipologie di Flusso
Trasferimento: equicorrente o controcorrente.
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- nello scambio equicorrente.
- delle sezioni estreme dello scambiatore.
Applicazioni
Esempi di scambiatori di calore:
- gli scaldabagni a gas.
Due fluidi a temperature differenti che scambiano calore.
Tra due fluidi a determinate temperature.
Sono dei passaggi di stato. , mentre dall'altra si ha la condensazione di un vapore di servizio.
È possibile trascurare, in prima approssimazione quote di calore sensibile. Rimangono identiche.
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Tipi di problemi sono pressoché identiche.
Resistenza Termica
Termica [W/m·K] mentre L= lunghezza longitudinale della parete. Resistenza termica.
(rosso) e ciò che accade in quell'intorno.
Di scambio termico necessaria per effettuare un determinato servizio. Necessari per costruire lo scambiatore.
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