Tipi di scambiatori di calore: ad aria, a piastre e a fascio tubiero

Knowledge base

Uno scambiatore di calore trasferisce calore da un fluido a un altro senza mescolarli. Questa sola frase comprende il radiatore di un camion, il condensatore di un frigorifero e il generatore di vapore di una centrale, e l'ingegneria sta nel modo in cui i due fluidi vengono messi in contatto. Tre famiglie svolgono la maggior parte del lavoro nella generazione di energia e nell'industria: lo scambiatore di calore raffreddato ad aria, in cui il secondo fluido è l'atmosfera; lo scambiatore a piastre, in cui due liquidi si incontrano attraverso sottili piastre pressate; e lo scambiatore a fascio tubiero, in cui un fluido scorre in un fascio di tubi e l'altro intorno ad essi.

Questa guida spiega ogni tipo, per che cosa è adatto e come un sistema di raffreddamento di un motore le usa tutte e tre.

Scambiatori raffreddati ad aria: batterie a tubi alettati e ventilatori

Quando il calore deve finire nell'atmosfera, il secondo fluido è l'aria, e l'aria è un cattivo conduttore con una bassa capacità termica. Lo scambiatore raffreddato ad aria compensa con la superficie: una batteria a tubi alettati offre una grande area di sottili alette di alluminio alla corrente d'aria, e i ventilatori fanno passare l'aria attraverso di esse. Radiatori, dry cooler, condensatori raffreddati ad aria e batterie per l'aria di aspirazione delle turbine a gas appartengono tutti a questa famiglia.

I suoi punti di forza sono l'indipendenza - niente acqua, niente secondo circuito, niente pompa - e la robustezza. I suoi limiti sono la temperatura ambiente, al di sotto della quale non può mai raffreddare, lo spazio che richiede la superficie frontale della batteria e il rumore dei ventilatori, che il progetto controlla con la scelta e la velocità dei ventilatori. È lo stadio finale di ogni sistema di raffreddamento di un motore e la linea di prodotti TECS.

Scambiatori a piastre: da liquido a liquido in poco spazio

Uno scambiatore a piastre è un pacco di piastre ondulate in acciaio inox, con guarnizioni o brasate, con i due liquidi che scorrono in canali alternati. Le ondulazioni rendono il flusso turbolento e le piastre sono sottili, quindi i coefficienti di scambio termico sono elevati e l'unità è compatta: per un dato carico uno scambiatore a piastre è una frazione delle dimensioni di uno a fascio tubiero. Le unità a guarnizioni possono essere aperte e ampliate; quelle brasate sono sigillate e più economiche.

Servono ovunque due liquidi scambino calore a pressione e temperatura moderate: separare un circuito di acqua grezza dal refrigerante del motore, recuperare calore da un motore di cogenerazione verso una rete di riscaldamento, raffreddare l'olio lubrificante con il refrigerante. I loro punti deboli sono l'incrostazione nei canali stretti, i limiti delle guarnizioni per temperatura e sostanze chimiche, e la perdita di carico dovuta ai canali stretti.

Fascio tubiero: lo standard per servizio gravoso

Un fascio di tubi all'interno di un mantello cilindrico; un fluido nei tubi, l'altro intorno ad essi, guidato da setti. È il progetto più antico e ancora lo standard dove le pressioni sono elevate, le temperature estreme, i fluidi sporchi o un lato è un gas o un vapore in condensazione. Raffreddatori dell'olio, del combustibile, intercooler ad acqua, condensatori di vapore e scambiatori di raffineria sono a fascio tubiero.

È più grande e pesante di un'unità a piastre per lo stesso carico, ma tollera l'incrostazione, può essere pulito meccanicamente, è costruito secondo i codici dei recipienti in pressione per qualsiasi pressione e il fascio tubiero può essere sostituito. TECS fornisce raffreddatori dell'olio e del combustibile a fascio tubiero insieme ai propri radiatori quando il pacchetto di raffreddamento li richiede.

Come un sistema di raffreddamento del motore usa tutti e tre

Un grande motore cede calore dai cilindri, dall'aria di sovralimentazione, dall'olio lubrificante e a volte dal combustibile. All'interno del pacchetto motore l'olio e l'aria di sovralimentazione sono di solito raffreddati dal refrigerante in scambiatori a fascio tubiero o a piastre; il refrigerante porta poi tutto allo stadio finale raffreddato ad aria - il radiatore remoto o dry cooler - che cede il calore all'atmosfera. In un impianto di cogenerazione uno scambiatore a piastre si trova tra il refrigerante del motore e la rete di riscaldamento, e un dissipatore di emergenza subentra quando la rete non può assorbire il calore.

TECS progetta lo stadio raffreddato ad aria e seleziona gli scambiatori a piastre e a fascio tubiero che gli appartengono, in modo che l'intero circuito rispetti portate, temperature e perdite di carico del costruttore del motore. Invii la scheda dati del motore o i dati di processo, e la proposta elenca ogni scambiatore del pacchetto.

In sintesi

Raffreddato ad aria: da liquido ad aria tramite tubi alettati e ventilatori; radiatori, dry cooler, batterie di aspirazione
A piastre: da liquido a liquido attraverso piastre pressate; compatto, efficiente, pressione moderata
A fascio tubiero: tubi in un mantello; alta pressione, fluidi sporchi, gas e vapori
Un pacchetto motore usa tutti e tre e termina nello stadio raffreddato ad aria
TECS costruisce lo stadio raffreddato ad aria e fornisce con esso gli scambiatori per olio, combustibile e a piastre
Ogni scambiatore di un pacchetto è selezionato secondo i limiti del costruttore del motore

Scopra i prodotti

Per far progettare un pacchetto di raffreddamento

Marca e modello del motore con la relativa scheda dati di raffreddamento, oppure i carichi termici di processo
Quali fonti di calore vanno raffreddate: acqua delle camicie, aria di sovralimentazione, olio, combustibile
Fluidi su ciascun lato e relative temperature
Temperatura ambiente del sito, altitudine e installazione
Perdite di carico ammesse e pompe disponibili
Spazio e limite sonoro per lo stadio raffreddato ad aria

Invii una richiesta Send us files

Domande frequenti

Quale scambiatore di calore è il più efficiente?

Per liquido-liquido, lo scambiatore a piastre offre il maggiore scambio termico per unità di volume. Per il calore che deve finire nell'atmosfera, solo un'unità raffreddata ad aria è adatta, e la sua efficienza è una questione di superficie e potenza dei ventilatori. Il tipo giusto lo decidono i fluidi, non una classifica.

Che cos'è un radiatore in questi termini?

Uno scambiatore di calore raffreddato ad aria per il refrigerante di un motore: una batteria a tubi alettati con ventilatori. Montato sul motore, sullo skid, oppure remoto con ventilatori elettrici quando è installato separatamente dal motore.

Uno scambiatore a piastre può raffreddare con l'aria?

No; gli scambiatori a piastre sono per due liquidi. L'aria richiede la grande superficie di una batteria a tubi alettati. In un sistema motore lo scambiatore a piastre raffredda un liquido con un altro, e l'unità raffreddata ad aria raffredda quell'altro liquido con l'atmosfera.

Perché i raffreddatori dell'olio sono spesso a fascio tubiero?

L'olio è viscoso e può contenere detriti; il lato tubi tollera entrambi e può essere pulito. Le pressioni sono più alte di quelle che le guarnizioni delle piastre gradiscono, e l'unità a fascio tubiero è costruita secondo il codice di pressione senza misure particolari.

TECS costruisce tutti e tre i tipi?

TECS progetta e costruisce scambiatori di calore raffreddati ad aria - radiatori remoti, unità a V, batterie di aspirazione, moduli di riscaldamento - e fornisce gli scambiatori a piastre e a fascio tubiero per olio, combustibile e recupero di calore che appartengono allo stesso pacchetto di raffreddamento.