Gli scambiatori di calore a fascio tubiero sono un componente essenziale della maggior parte dei processi industriali che prevedono il trasferimento di calore. Come suggerisce il nome, questi scambiatori sono costituiti da un guscio, o un recipiente esterno, e da un fascio di tubi, i quali sono disposti in uno schema specifico all’interno del guscio.
I tubi sono tipicamente realizzati in materiali come il rame, acciaio inossidabile o titanio, mentre il mantello è realizzato in un materiale più spesso per fornire supporto e protezione. Il processo di trasferimento del calore coinvolge solitamente due fluidi, uno che scorre attraverso i tubi e l’altro che scorre intorno ai tubi nel guscio.
Nei modelli di scambiatori a fascio tubiero i tubi sono spesso disposti a U o in modo rettilineo, così da creare un’ampia superficie per il trasferimento di calore. I fluidi coinvolti nel processo possono essere liquidi o gassosi e possono avere temperature diverse, il che consente un trasferimento di calore efficiente.
Inoltre, il design dello scambiatore a fascio tubiero può essere personalizzato per soddisfare requisiti specifici, come la necessità di gestire fluidi ad alta pressione o corrosivi. Ciò significa che si adatta alle specifiche esigenze aziendale e risponde alle criticità della fase produttiva.
Quale tipo di vantaggio comportano gli scambiatori di calore a fascio tubiero?
Uno dei principali vantaggi degli scambiatori di calore a fascio tubiero è la loro alta efficienza nel trasferimento di calore tra i fluidi. L’ampia superficie fornita dai tubi consente un’elevata velocità di trasferimento del calore, ovvero un processo completato in modo rapido ed efficiente.
Ciononostante, gli scambiatori di calore a fascio tubiero promettono un’ottima longevità, grazie alla presenza di materiali di alta qualità, come l’acciaio inossidabile che li rende resistenti alla corrosione e all’erosione. Condizioni operative complesse e continue non richiedono una manutenzione sostenuta bensì minima.
Sono una scelta destinata a un’ampia gamma di settori in conseguenza alla loro versatilità, capace di aderire a una serie pressoché infinita di applicazioni. Possono essere utilizzati sia per il riscaldamento sia per il raffreddamento, con l’ausilio di una grande varietà di fluidi, tra cui gas, liquidi e vapori. Perciò si adattano a settori dalle linee produttive completamente differenti come la produzione di energia, HVAC e l’industria alimentare.
Caratteristiche tecniche dei componenti a fascio tubiero
Lo scambiatore di calore a fascio tubiero è un tipo di dispositivo di trasferimento del calore utilizzato perlopiù in diversificate applicazioni industriali. Una delle caratteristiche tecniche principali è l’efficienza termica.
Si tratta del rapporto tra il calore effettivamente trasferito e il massimo trasferimento di calore possibile. L’efficienza di uno scambiatore di calore è influenzata da vari fattori, come la portata, la differenza di temperatura e le proprietà fisiche dei fluidi.
Invece, con la caduta di pressione si intende la differenza di pressione tra l’ingresso e l’uscita del fluido. La perdita di carico è influenzata da vari fattori, come il diametro e la lunghezza del tubo, la velocità e la viscosità del fluido.
La progettazione degli scambiatori a fascio tubiero coinvolge anche la disposizione dei tubi, la configurazione dei deflettori e il numero di passaggi dei tubi. La disposizione dei tubi determina lo schema con cui sono disposti all’interno del mantello.
La configurazione dei deflettori si riferisce alla disposizione delle piastre utilizzate per dirigere il flusso del fluido e migliorare il trasferimento di calore. Il numero di passaggi dei tubi si riferisce al numero di volte in cui il fluido passa attraverso i tubi.
L’elemento essenziale nella costruzione degli scambiatori a fascio tubiero è il materiale, tale da essere considerato un aspetto cruciale. Infatti, i materiali utilizzati devono resistere alle condizioni di temperatura e pressione dei fluidi trattati. Pertanto i materiali più diffusi nella costruzione dei componenti sono l’acciaio inossidabile, il titanio e il rame.
Gli scambiatori a fascio tubiero in tema di sostenibilità e impatto ambientale
La sostenibilità degli scambiatori di calore a fascio tubiero è strettamente legata al loro impatto ambientale. Non a caso, questo tipo di scambiatori di calore sono noti per la loro efficienza energetica, in quanto richiedono meno energia per trasferire il calore rispetto ad altri metodi convenzionali.
L’implicazione di una richiesta energetica minore comporta una riduzione delle emissioni di gas a effetto serra nonché una riduzione dei costi operativi. In primis, grazie alla longevità dei componenti, tanto da ridurre drasticamente la necessità di ricorrere a sostituzioni frequenti. Un aspetto ambivalente da considerare in termine di risparmio monetario e impatto ambientale.
La conseguente riduzione della produzione di rifiuti è data perlopiù dai materiali utilizzati nella costruzione degli scambiatori, come l’acciaio inossidabile e il titanio, in quanto sono dei prodotti riciclabili. Perciò, rispondono alla domanda di un’economia circolare e sostenibile.
Inoltre, i progressi tecnologici hanno permesso lo sviluppo di design più efficienti, come gli scambiatori di calore compatti e quelli a microcanali, migliorando ulteriormente la loro sostenibilità. Un’azienda sensibilizzata nella tutela ambientale e orientata verso le nuove tecnologie all’avanguardia può rientrare nella logica dei sistemi di calore a fascio tubiero.
Le prospettive future del sistema a calore a fascio tubiero
Guardando al futuro, si prevede che i sistemi di riscaldamento a fascio tubiero rimarranno una delle scelte principali per il riscaldamento industriale. Ciò è dovuto alla loro flessibilità e versatilità, nonché alla capacità di gestire un’ampia gamma di temperature e pressioni. Inoltre, i progressi tecnologici rendono questi sistemi più efficienti e convenienti rispetto agli altri.
Un’area in cui i sistemi di calore a fascio tubiero vedranno probabilmente una crescita significativa nei prossimi anni è quella delle applicazioni per le energie rinnovabili. Poiché sempre più aziende si avvicinano alle fonti energetiche sostenibili, così da limitare i costi in aumento a ritmi vertiginosi.
Infatti, i sistemi a fascio tubiero sono adatti all’uso con sistemi di fonti di energia rinnovabile come quella solare e geotermica, e possono contribuire a massimizzare l’efficienza in generale dell’intero comparto produttivo.
Un altro settore in cui si prevede una crescita dei sistemi di riscaldamento a fascio tubiero è l’industria farmaceutica e biotecnologica. Queste industrie richiedono un controllo preciso della temperatura e sono soggette a rigidi standard normativi. In questo contesto, i sistemi a fascio tubiero sono in grado di fornire il livello di controllo e di accuratezza necessario per queste applicazioni.
Possiamo perciò concludere dicendo che in generale, se le industrie continuano a evolversi e ad adattarsi alle mutevoli condizioni di mercato, i sistemi di calore a fascio tubiero rimarranno una soluzione di riscaldamento affidabile e piuttosto promettente.