scambiatore di calore
scambiatore di calore Nel senso più ampio dell’espressione, qualunque apparecchio destinato alla trasmissione del calore tra due fluidi. Si distinguono: s. con o senza accumulazione di calore; s. a superficie e s. a miscela, a seconda che i fluidi siano separati o meno da una superficie solida; s. in equicorrente, s. in controcorrente, s. a correnti incrociate, a seconda che le direzioni del moto dei due fluidi siano tra loro parallele, equiverse o in sensi opposti, oppure a novanta gradi. Negli s. con accumulazione, il calore del fluido caldo è immagazzinato in un ambiente ristretto e poi ceduto al fluido da riscaldare; in termotecnica uno s. di questo tipo è detto accumulatore di calore alternativo o, più comunemente, rigeneratore. Negli s. senza accumulazione, lo scambio termico avviene contemporaneamente fra i due fluidi in movimento, separati da una parete di materiale termicamente conduttivo. Gli s. di questo tipo possono assumere nomi specifici in relazione ai cambiamenti di fase che avvengono in essi (condensatori, ribollitori) o ai compiti cui devono assolvere (refrigeranti, riscaldatori). La caldaia, per es., è un particolare s. destinato alla produzione di acqua calda o vapore acqueo: la vaporizzazione o il riscaldamento dell’acqua è ottenuta utilizzando un combustibile chimico e, meno frequentemente, energia elettrica o un combustibile nucleare.
Gli s. a tubi concentrici sono costituiti da due tubi coassiali, di diametro compreso fra qualche centimetro e una decina di centimetri, di lunghezza fino a qualche metro; sono costruttivamente molto semplici e sono utilizzati per scambi termici limitati. Gli s. a fascio tubiero, sono costituiti da un fascio b di tubi paralleli verticali o, più frequentemente, orizzontali, posti in un involucro a, fissati, in genere per mandrinatura, a piastre terminali c; i tubi sono di piccolo diametro, per lo più di acciaio, ma anche di ottone, rame, alluminio ecc. Nella fig. 1 è schematizzato uno s. di questo tipo, con piastre tubiere fisse: si notano i diaframmi deflettori interposti fra i tubi che obbligano il fluido esterno ad assumere un percorso a zig zag al fine di aumentare la turbolenza e quindi il coefficiente di trasporto del calore. I tubi degli s. sono talvolta alettati al fine di aumentare la superficie esterna: l’alettatura può essere trasversale (a mezzo di un lamierino avvolto a spirale sui tubi) o longitudinale. Per il fluido che scorre all’interno dei tubi si parla di fluido-lato tubi, per quello che scorre all’esterno dei tubi si parla di fluido-lato mantello. Gli s. a piastre sono costituiti da numerose piastre tenute strettamente accostate le une alle altre; ogni piastra è in lamiera sottile (spessore inferiore a 1 mm) stampata in modo opportuno; lo scambio termico avviene in controcorrente fra fluidi che seguono percorsi obbligati nelle scanalature fra piastra e piastra (fig. 2) ed è molto intenso per effetto della grande superficie e dell’elevato coefficiente di scambio (assicurato dalla turbolenza che caratterizza il moto dei fluidi dentro lo s.).