Knowledge base
Uno scambiatore di calore a tubi alettati - una batteria alettata - è la parte operativa di ogni radiatore, dry cooler e condensatore raffreddato ad aria. Il liquido scorre all'interno dei tubi; l'aria scorre attraverso di essi; e poiché l'aria trasferisce il calore molto peggio dell'acqua, l'esterno dei tubi viene moltiplicato da sottili alette finché i due lati sono in equilibrio. Una buona batteria offre da quindici a venti metri quadrati di superficie alettata per ogni metro quadrato di fronte, e l'arte del progettista sta nello scegliere tubo, aletta, passo e ranghi in base al carico e al sito.
Questa guida spiega le parti di una batteria alettata e che cosa comporta ogni scelta.
Tubi, alette e come vengono unite
La batteria standard per radiatori di motori e dry cooler è in tubo di rame con alette di alluminio. Il rame conduce bene il calore, si brasa facilmente e resiste alla corrosione lato acqua; l'alluminio è leggero, economico e un buon conduttore per l'aletta. Le alette sono stampate con colletti, impilate sui tubi, e i tubi sono espansi meccanicamente in modo che i colletti li stringano saldamente - la qualità di quel contatto è la qualità della batteria. I tubi in acciaio si usano per alte pressioni e per alcuni servizi di processo; l'acciaio inox per fluidi aggressivi.
L'aletta stessa può essere piana o ondulata. Le alette ondulate e a persiana disturbano l'aria e aumentano lo scambio termico per metro quadrato al prezzo di perdita di carico e di una tendenza a trattenere lo sporco; le alette piane sono la scelta per siti polverosi e per batterie che devono essere pulite spesso.
Passo delle alette, ranghi e circuiti
Il passo delle alette è la distanza tra le alette, tipicamente da 2 a 4 mm. Un passo stretto concentra la massima superficie nella batteria e dà l'unità più corta ed economica per aria pulita; un passo largo dà meno superficie per metro ma si intasa molto più lentamente, perciò si sceglie dove l'aria trasporta sabbia, polvere di cemento, semi o fibre. I ranghi sono la profondità della batteria nella direzione dell'aria: più ranghi significano più superficie e una maggiore perdita di carico lato aria, quindi i ventilatori lavorano di più; da due a sei ranghi coprono la maggior parte dei carichi.
I circuiti sono il numero di percorsi paralleli che il liquido segue nei tubi. Fissano la velocità nei tubi - abbastanza alta per un buon scambio termico e per evitare flusso laminare e incrostazioni, abbastanza bassa per evitare l'erosione del rame - e, con il numero di passaggi, fissano la perdita di carico lato liquido. Per un radiatore di motore, il limite del costruttore del motore sulla perdita di carico esterna decide la circuitazione prima di ogni altra cosa: una batteria che lo supera priva il motore di portata.
Materiali per costa, deserto e industria
Le alette di alluminio semplice durano in un'atmosfera C3. Il sale le attacca e la coppia galvanica tra tubo di rame e aletta di alluminio consuma l'aletta dal colletto verso l'esterno finché non conduce più calore. Per siti costieri, offshore e industriali - C4, C5-M, CX secondo ISO 12944 - le alette sono realizzate in AlMg2.5, una lega resistente all'acqua di mare, oppure l'intera batteria viene rivestita con resina epossidica dopo la fabbricazione, o entrambe le soluzioni. Il rivestimento aggiunge una piccola resistenza termica di cui il progetto tiene conto; è provato in nebbia salina neutra secondo ISO 9227.
L'involucro segue la stessa classe: acciaio zincato a caldo per C3 e C4, zincato e verniciato con un sistema duplex oppure acciaio inox per C5. Viteria, protezioni e pressacavi corrispondono all'involucro, e la classe di corrosione e il sistema di protezione sono riportati nella scheda tecnica.
Aria calda, aria rarefatta e la batteria
Una batteria progettata per 35 °C di temperatura ambiente è troppo piccola a 50 °C, perché la differenza di temperatura che spinge il calore attraverso le alette si è ridotta di un terzo. In quota l'aria è più rarefatta - il 10 % di densità in meno ogni 1.000 m - quindi gli stessi ventilatori muovono meno massa e la batteria richiede più portata d'aria o più superficie. L'aria umida trasporta vapore che deve essere riscaldato a sua volta. Nulla di tutto ciò cambia la costruzione della batteria; ne cambia la dimensione, e la scheda tecnica riporta la temperatura ambiente, l'altitudine e la base di umidità a cui la potenza si riferisce.
TECS costruisce le proprie batterie alettate nella propria fabbrica di İzmir - tubi, alette, espansione, brasatura e prova in pressione - e progetta ogni batteria per il carico e il sito. Per una batteria o un radiatore completo, invii il carico termico, le portate, le temperature e le condizioni del sito, oppure la scheda dati del motore.
In sintesi
- Le alette moltiplicano da quindici a venti volte la superficie lato aria
- Tubo di rame e aletta di alluminio di serie; AlMg2.5 e rivestimento epossidico per siti aggressivi
- Passo alette da 2 a 4 mm: stretto per aria pulita, largo per la polvere
- I ranghi determinano superficie e perdita di carico lato aria; i circuiti determinano velocità nei tubi e perdita di carico lato liquido
- Il limite di perdita di carico del costruttore del motore decide la circuitazione della batteria di un radiatore
- TECS produce le proprie batterie nella propria fabbrica e progetta ciascuna per il carico e il sito
Per far progettare una batteria
- Carico termico, portata del liquido e temperature di ingresso e di uscita
- Liquido: acqua, percentuale di glicole, olio o altro
- Perdita di carico ammessa lato liquido
- Condizioni dell'aria: temperatura ambiente, altitudine, polvere e sale
- Superficie frontale e profondità disponibili, se la batteria deve entrare in un involucro esistente
- Dimensioni e posizioni degli attacchi
Domande frequenti
Perché le alette sono di alluminio e non di rame?
L'alluminio conduce abbastanza bene il calore per un'aletta sottile, pesa un terzo del rame e costa molto meno. Le alette di rame si usano solo in casi particolari; per la corrosione la risposta è una lega alluminio-magnesio o un rivestimento, non il rame.
Quale passo delle alette è adatto al mio sito?
Passi stretti per aria pulita e l'unità più compatta; passi più larghi dove l'aria trasporta polvere, semi o fibre, perché la batteria deve conservare la propria portata d'aria tra una pulizia e l'altra. La scelta viene fatta in fase di progetto per il sito, insieme alla forma dell'aletta.
Più ranghi significano sempre più potenza?
Più superficie, sì, ma l'aria si riscalda passando attraverso ogni rango, quindi ogni rango aggiuntivo rende meno del precedente, e la perdita di carico lato aria cresce con ogni rango. Oltre una certa profondità, una batteria più lunga o più larga è il modo migliore per aumentare la potenza.
Si può sostituire la batteria in un radiatore esistente?
Di solito sì: la batteria è costruita sulle dimensioni e sugli attacchi dell'involucro. È anche il momento di cambiare il materiale delle alette o il passo se l'originale non era adatto al sito.
Come viene collaudata una batteria?
Ogni batteria TECS è collaudata in pressione in fabbrica prima di partire; la pressione di prova e il risultato sono riportati nel verbale di collaudo consegnato con l'unità.
Ci contatti
Ci invii la potenza termica, le temperature e le portate dei fluidi, le condizioni ambientali e i vincoli di installazione. Le risponderemo con una proposta di progetto, oppure ci scriva su WhatsApp.
