Un modo per trasferire il calore dall’aria compressa è attraverso un dispositivo chiamato scambiatore di calore. La riduzione del calore nell’aria compressa aiuta a far evaporare il vapore acqueo dall’aria prima che entri nelle linee dell’aria dell’impianto o dell’officina.
Questa pagina fornisce tutte le informazioni necessarie sugli scambiatori di calore del compressore d’aria.
Che Cos’è Uno Scambiatore Di Calore?
Prima di tutto, ti fornirò alcune informazioni sugli scambiatori di calore stessi prima di presentarti gli scambiatori di calore a compressore d’aria.
Un esempio di scambio di calore è quando metti la pentola sull’elemento del fornello. Il calore dell’elemento viene scambiato nella pentola, quindi dal metallo della pentola al liquido in essa contenuto.
Nel frigorifero è installato anche uno scambiatore di calore. Di solito si trova sulla parete posteriore esterna dell’armadio. Il calore del tuo frigorifero viaggia attraverso la complessa rete di linee sul retro dell’armadio. A causa dell’ampia superficie di queste linee, il calore viene scambiato con l’aria più fresca che le circonda.
È una buona idea guardare periodicamente dietro il frigorifero e, se il retro è coperto di polvere, aspirarlo. In questo modo il tuo frigorifero lavorerà di più e ridurrà le tue bollette energetiche.
Il radiatore della tua auto è anche un dispositivo di scambio di calore. Il liquido di raffreddamento caldo del tuo motore viene pompato attraverso le linee nel radiatore e quando l’aria passa attraverso e intorno alle alette del radiatore, il calore viene scambiato. Il liquido di raffreddamento nelle linee del radiatore è ora raffreddato e pronto per il riscaldamento del motore. Il calore del liquido di raffreddamento si scambia all’interno del blocco motore per raffreddare il blocco.
Se desideri maggiori dettagli sulla scienza dietro lo scambio di calore, ti consiglio di cercare su Google i seguenti argomenti:
- Il primo principio della termodinamica
- Legge di Fourier della conduzione
- Legge di Newton del raffreddamento
Quindi, come si applica lo scambio di calore ai compressori d’aria?
Che Cos’è Uno Scambiatore Di Calore A Compressore D’aria?
Gli scambiatori di calore possono essere trovati ovunque. Esistono molti tipi che possono influire sull’aria compressa e sui compressori. Agiscono come il cervello dei sistemi di recupero del calore spostando l’aria viziata attraverso i sistemi di tubazioni e aspirando aria fredda dall’esterno.
Quando viene generata aria compressa, un sottoprodotto inevitabile è il calore. Questo calore può essere utilizzato per migliorare l’efficienza fino al 95%. Scambiatori di calore possono essere montati sul sistema ad aria compressa. Questo investimento si ripagherà in un anno.
La tecnologia di recupero del calore è così avanzata oggi che è possibile recuperare oltre il 90 percento del calore generato da un compressore d’aria. L’attrezzatura per il recupero del calore a volte può superare i tuoi potenziali risparmi o potresti non avere un modo per utilizzare il calore recuperato.
Per la maggior parte dei sistemi ad aria compressa, i tassi di recupero del calore sono compresi tra il 50 e l’80%. Il tipo di compressore e scambiatori di calore utilizzati determinerà la percentuale di calore recuperata.
Tipi Di Scambiatori Di Calore
Nel nostro caso, il fluido di cui ci occupiamo principalmente è l’aria compressa che esce dal ricevitore del compressore e si dirige verso la rete dell’aria e gli utensili pneumatici, le valvole dell’aria, i motori pneumatici, le pompe dell’aria e così via. La potenza dei fluidi è anche conosciuta come aria compressa, motivo per cui mi riferisco all’aria come fluido.
L’altro fluido è un refrigerante, che spesso circonda la linea dell’aria compressa in alcuni tipi di scambiatori di calore. Parliamo ora dei due tipi di scambiatori di calore:
- Acqua raffreddata
- Raffreddato ad aria
Scambiatori Di Calore Raffreddati Ad Acqua
Gli scambiatori di calore raffreddati ad acqua, o altrimenti noti come camicia d’acqua, funzionano secondo il principio dello scambio di calore tra due mezzi, acqua e aria. Nello scambiatore di calore a camicia d’acqua, i due fluidi (aria compressa e acqua fredda) saranno separati dal tubo metallico della linea dell’aria. Il tubo dell’aria consentirà all’acqua fredda di fluire intorno ad esso, assorbendo calore dall’interno caldo compresso e si verificherà uno scambio di calore.
Ecco un diagramma schematico di un compressore d’aria.
Raffreddatore ad aria compressa con camicia d’acqua
L’aria compressa calda proveniente dal ricevitore contiene ancora molta acqua sotto forma di vapore. Se la temperatura dell’aria compressa non viene abbassata oltre il punto di rugiada dell’aria, preferibilmente prima che l’aria raggiunga la rete e le linee di caduta, l’aria compressa continuerà a disidratare le linee dell’aria.
Il vapore acqueo nell’aria compressa calda continuerà a condensare nell’acqua, creando acqua libera nelle linee dell’aria per fluire verso gli utensili pneumatici, le valvole dell’aria, i motori pneumatici, ecc. Questo non va bene!
Gli scambiatori di calore devono avere una superficie sufficiente o un tempo di permanenza sufficiente affinché i fluidi trasferiscano il calore dall’aria compressa calda all’acqua fredda.
È molto importante dimensionare lo scambiatore di calore in base al consumo d’aria nell’impianto. Uno scambiatore di calore insufficiente può disidratare l’aria compressa ma non abbastanza per raffreddarla a sufficienza per consentire la massima disidratazione.
Scambiatori Di Calore Raffreddati Ad Aria
La maggior parte dei moderni sistemi di aria compressa dispone anche di scambiatori di calore raffreddati ad aria anziché ad acqua. Questi refrigeratori raffreddano l’aria compressa calda utilizzando l’aria ambiente.
L’aria compressa fluisce attraverso la batteria a tubi alettati a spirale dello scambiatore di calore, o batteria a lamelle. L’aria ambiente viene quindi forzata nel refrigeratore da un motore del ventilatore. L’aria ambiente viene raffreddata per rimuovere il calore dalla compressa.
Per evitare la formazione di acqua liquida nell’aria compressa, è possibile utilizzare separatori di umidità o valvole di scarico.
Il compressore più popolare è quello raffreddato ad aria. I compressori raffreddati ad aria possono in genere recuperare circa il 72% del calore che generano.
I refrigeratori finali e gli intercooler sono un altro argomento di conversazione quando si discute dei tipi di scambiatori di calore del sistema ad aria compressa.
Aftercooler Vs Intercooler
I refrigeratori finali e gli intercooler sono due scambiatori di calore molto comuni utilizzati per dissipare le quantità significative di calore generate dai compressori d’aria.
Gli intercooler sono scambiatori di calore che rimuovono il calore dall’aria compressa. Gli intercooler sono progettati per riportare la temperatura dell’aria compressa ai livelli ambientali appropriati.
Un’unità aftercooler funziona secondo il principio dello scambio di calore tra due fluidi, acqua e aria. Dopo che l’aria compressa ha lasciato l’unità del compressore, l’unità del postrefrigeratore raggiungerà temperature di circa 5-7°C.
Sebbene entrambi funzionino allo stesso modo e siano entrambi disponibili come modelli raffreddati ad acqua o ad aria a seconda delle vostre esigenze. Presentano alcune sottili differenze in quanto i refrigeratori finali funzionano raffreddando l’aria che emerge dal sistema del compressore mentre un intercooler raffredda l’aria prima dell’aspirazione del compressore.
Dimensionamento Degli Scambiatori Di Calore
Per dimensionare lo scambiatore di calore per il compressore d’aria, dovrai disporre di determinate informazioni in modo che un fornitore di scambiatori di calore o un professionista sia in grado di aiutarti a determinare la dimensione di cui hai bisogno. Questi includono:
- La temperatura del gas compresso quando entra in uno scambiatore di calore
- La quantità massima di aria compressa che si desidera far fluire attraverso lo scambiatore.
- Che temperatura deve essere l’aria compressa quando esce dallo scambiatore di calore?
- Come si raffredderà l’acqua riscaldata (se si acquista uno scambiatore di calore raffreddato ad acqua).
Con queste informazioni, dovresti essere in grado di ottenere lo scambiatore di calore della giusta dimensione per il tuo sistema!
Domande Frequenti (domande Frequenti)
Che cos’è uno scambiatore di calore a compressore?
Uno scambiatore di calore del compressore raffredda l’aria nel sistema alla temperatura desiderata. Quando si comprime l’aria, è inevitabile che venga prodotto calore e quindi è importante avere l’aggiunta di un intercooler o di un postrefrigeratore per ridurre la temperatura dell’aria compressa e rimuovere il calore in eccesso in modo che gli utensili pneumatici ottengano la qualità di cui hanno bisogno.
L’aria compressa può produrre calore?
È una fisica molto semplice comprimere l’aria e generare calore. La diminuzione del volume dell’aria compressa è ciò che produce energia termica. La temperatura dell’aria è direttamente proporzionale all’energia cinetica delle molecole e, all’inizio della compressione, l’energia cinetica delle molecole aumenta e così anche la temperatura.
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