Gli scambiatori di calore a piastre saldobrasate sono stati sviluppati durante gli anni ’70. Essi sono stati la logica conseguenza degli scambiatori di calore piastre ispezionabili, offrendo dimensioni, costi e prestazioni più vantaggiose rispetto agli altri tipi di scambiatori di calore.
Durante gli anni ’80, il rapido e positivo riscontro da parte di tutti gli utilizzatori nei vari settori d’applicazione ha fatto sì che i saldobrasati fossero tra gli scambiatori di calore in più rapida e veloce crescita.
L’elevata efficienza termica e i vantaggi conseguenti alle dimensioni ridotte di questi scambiatori, hanno portato ad un loro più ampio utilizzo nei principali settori d’applicazione. Oggi, gli scambiatori di calore a piastre saldobrasate continuano ad occupare una posizione primaria in termini di crescita ed efficienza tra tutti gli altri tipi di scambiatori.
Scambiatori di calore a piastre saldobrasate
INFORMAZIONI GENERALI
APPLICAZIONI
- Separatori su caldaie a biomassa
- Separatori su caldaie a condensazione
- Produzione acqua calda sanitaria
- Impianti solari
- Teleriscaldamento
- Condizionamento e refrigerazione
- Pompe di calore
- Raffreddamento olio idraulico o meccanico
CARATTERISTICHE
Lo scambiatore di calore a piastre saldobrasato, rappresenta la più compatta ed economica soluzione per molte applicazioni dove è necessario trasferire del calore.
La tecnologia costruttiva si basa sull’accoppiamento di più piastre d’acciaio di qualità 1.4404 AISI 316L, corrugate a “spina di pesce”.
Nell’assemblare il pacco piastre, il verso di ciascuna piastra è invertito rispetto all’adiacente di 180°, si forma così un gran numero di punti di contatto che serviranno ad unire le piastre tra loro, dove le corrugazioni contigue s’incrociano.
La superficie circostante ai fori, necessari al passaggio dei liquidi, é stata progettata in modo da consentire il flusso a canali alterni.
Il pacco piastre inserito nel forno sotto vuoto, raggiunge la temperatura di fusione del materiale di brasatura, che può essere nella maggiore parte dei casi rame puro al 99,9%.
Il materiale si disporrà per capillarità attorno ai fori e in ogni punto d’incrocio delle corrugazioni su tutta la superficie delle piastre.
Questa ultima particolarità spiega l’eccezionale resistenza meccanica degli scambiatori a piastre saldobrasati.
VANTAGGI
Negli scambiatori di calore a piastre saldobrasate, quasi tutto il materiale impiegato – acciaio inox AISI 316 per le piastre e rame puro al 99,9% – viene trasformato in superficie di scambio. Grazie alle sezioni di passaggio dei fluidi molto contenute, con piastre ravvicinate, i volumi d’ingombro degli scambiatori saldobrasati sono estremamente bassi in rapporto alla capacità di scambio termico. La particolare geometria di questo tipo di scambiatori apporta i seguenti vantaggi:
Un’ampia superficie in un modesto volume.
Tale condizione è ottenuta grazie alla corrugazione delle piastre ed alla loro disposizione ravvicinata, come se fossero le pagine di un libro. Si ha perciò la somma di due effetti: una superficie di scambio minore, poiché il coefficiente di scambio termico è più elevato, e uno spazio occupato minimo, dato il modo in cui questa superficie viene disposta. Per quanto non sia sempre possibile generalizzare, si può accettare come realistico un rapporto di grandezze, a parità di resa, di 1 a 10 con gli scambiatori a fascio tubiero.
Un’alta turbolenza e il totale sfruttamento della superficie
Quindi un alto coefficiente di scambio termico. La superficie richiesta per un dato servizio termico risulta perciò largamente inferiore a qualsiasi altro tipo di scambiatore.
Sensibile riduzione dello sporcamento e della corrosione
Dovuta al regime di moto ad alta turbolenza.
Il peso contenuto
L’esecuzione compatta ed il ridotto volume interno, fanno si che il peso corrisponda soltanto ad una minima parte di quello degli scambiatori tradizionali.
Resistenza alla pressione ed alla temperatura
La loro particolare resistenza meccanica si spiega con il gran numero di saldature che uniscono le piastre tra loro, non soltanto attorno al perimetro, ma dovunque le creste delle ondulazioni si toccano, creando una struttura di tipo alveolare la cui resistenza alle sollecitazioni meccaniche risulta uniforme in ogni parte dello scambiatore saldobrasato. La composizione dei suoi materiali, di natura esclusivamente metallica – acciaio inox AISI 316 e rame puro al 99,9% -, lo rende idoneo all’utilizzo a pressioni e temperature molto elevate.
PERDITE DI CARICO
I valori di perdita di carico che si riscontrano negli scambiatori di calore saldobrasati sono in diretta relazione con il grado di efficienza desiderato.
Per ottenere risultati soddisfacenti di una buona distribuzione dei fluidi, è necessario accettare una perdita di carico che è generalmente superiore a quella degli scambiatori a fascio tubiero, ma non inferiore a quella dei coassiali. Tuttavia, questi valori di perdita di carico, stimabili da un minimo di 1 m.c.a. ad un massimo di 5 m.c.a., possono considerarsi accettabili come modesto onere da pagare per assicurarsi tutti gli altri vantaggi di questo tipo di scambiatori.
SPORCAMENTO E CORROSIONE
La peculiarità degli scambiatori di calore a piastre saldobrasate è quella di avere sempre un’alta turbolenza ed uno sfruttamento totale della superficie. Ebbene, ciò si riflette anche sulla capacità di ridurre, se non di evitare addirittura, i depositi dovuti a materiale contenuto nei liquidi, per esempio fango, sabbia, ecc., quali spesso accade di trovare in scambiatori alimentati da acqua di pozzo, acqua di torre, acqua di fiume, lago, ecc. Diverso sembrerebbe il caso di sporcamento dovuto a carbonati che, come è noto, non sono tanto influenzabili dal regime di moto nello scambiatore, quanto dalla temperatura: la precipitazione inizia quando l’acqua che li contiene supera la soglia dei 45°C.
Migliaia d’impianti funzionanti con scambiatori saldobrasati hanno dimostrato come questo timore sia infondato: il pericolo di incrostazioni è molto meno reale di quanto generalmente si tema. In ogni caso, gli scambiatori saldobrasati sono perfettamente pulibili con fluidi detergenti normalmente usati per questo scopo. Sono invece limitati i problemi di corrosione, data la specifica resistenza dei materiali utilizzati per la costruzione.
