Scambiatori torri di raffreddamento

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Torri di raffreddamento: cosa sono

La torre di raffreddamento è uno scambiatore di calore gas-liquido e la fase liquida scambia energia alla fase gassosa per ridurre la temperatura, e proprio al fine di tenere sotto controllo l’inquinamento atmosferico ed ambientale, sul mercato si trovano speciali filtri in grado di ridurre anche del 95% i livelli di particolato.

Un dato sicuramente esemplare che serve a monitorare gli effetti dell’inquinamento dovuto alle torri di raffreddamento.

Da cosa è costituita la fase gassosa?

La fase gassosa è costituita da aria o vapore d’acqua mentre la fase liquida da acqua di vario tipo.

Lo scambio di calore può essere effettuato mediante contatto tra le fasi, per questo si parla di torre di raffreddamento “tout court”, o a superficie in uno scambiatore di calore a tubi, piastre o altro, ed in questo caso si parla più sovente di batteria di raffreddamento.

Come possono essere utilizzare le torri di raffreddamento?

Le torri di raffreddamento possono essere utilizzate nell’ambito nominato nell’ambito HVAC ovvero riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria, oppure in ambito industriale nell’operazione unitaria di umidificazione.

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Quali tipologie costruttive presentano?

Nell’ambito delle tipologie costruttive, le torri di raffreddamento possono essere a circolazione forzata oppure a flusso indotto.

Le torri di raffreddamento a circolazione forzata sono utilizzate nel raffreddamento dell’acqua mentre le torri di raffreddamento a flusso indotto sfruttano l’evaporazione stessa dell’acqua.

Queste torri senza ventilatore sono dette a flusso indotto ed hanno una caratteristica sagoma a sezione verticale costituita da un iperboloide a una falda, per ragioni statiche e costruttive.

Le torri a circolazione naturale sono preferite nelle centrali nucleari e geotermiche, dove è giustificato il costo elevato dell’apparecchiatura, entrando in gioco portate di aria elevate.

Principio di funzionamento

L’acqua dispersa nella parte superiore della torre, cadente verso il basso, viene a contatto con l’aria indotta a salire dal ventilatore o dalla differenza di densità.

Il contatto è tanto più stretto quanto più è estesa la superficie delle gocce d’acqua che entrano in contatto con l’aria (ovvero la superficie di scambio di materia). Si ha quindi un trasferimento di massa dalle gocce d’acqua (fase dispersa) verso l’aria (fase continua), dovuto all’umidificazione dell’aria stessa, che non è satura in vapore.

Questo trasferimento di massa è di tipo evaporativo, quindi l’acqua cede energia all’aria in modo sostanzialmente isotermico per l’aria, ma con cessione, e quindi con raffreddamento, da parte dell’acqua.

La condizione essenziale per il funzionamento è la non saturazione dell’aria (in vapore acqueo); ne consegue che la torre non potrà funzionare in caso di aria satura,ad esempio in un giorno di pioggia.

Quali sono le normali prestazioni della torre di raffreddamento?

Una torre evaporativa di corrette dimensioni, è in grado di fornire acqua fredda ad una temperatura pari alla temperatura di bulbo umido più 3–4 K. In un giorno ventilato e sereno di mezza stagione, è ragionevole pensare ad una temperatura di uscita di 20–25 °C, mentre in un giorno caldo e afoso d’estate ci si aspetta di utilizzare acqua a 34–35 °C.

Di questo va ovviamente tenuto conto il dimensionamento delle apparecchiature che dipendono dalla torre.

Perchè le torri di raffreddamento sono ritenute inquinanti?

Per via delle notevoli dimensioni, le torri di raffreddamento, nella cultura e nel pensiero comune sono ritenute inquinanti, la forma caratteristica e la grande quantità di vapore che ne fuoriesce, che a prima vista sembra fumo, vanno ad avallare questo pensiero. Per questo sono diventate spesso un simbolo dell’inquinamento industriale, sebbene le loro emissioni si limitino ad innocuo vapore d’acqua.

Un’altra credenza, molto diffusa nell’immaginario di massa, associa indissolubilmente questi manufatti agli impianti nucleari, quando in realtà l’applicazione in quel settore è solo uno dei tanti, e variegati, ambiti in cui sono utilizzate.

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