Condensatore (scambiatore di calore) | impiego industriale

Impiego industriale

Le apparecchiature utilizzate con le funzioni di condensatore possono essere di 3 tipi:[1]

  • Condensatori convenzionali
  • Condensatori refrigerativi
  • Condensatori criogenici.

Condensatori convenzionali

Condensatore a superficie (del tipo a fascio tubiero e mantello) di un motore a vapore del XIX secolo.
Schema di funzionamento di un condensatore a superficie

Nei condensatori convenzionali vengono utilizzati in genere come fluidi refrigeranti acqua o aria, a causa della loro reperibilità e del loro basso costo.[2]

Le apparecchiature impiegate come condensatori possono essere di due tipi:[2]

Con questo tipo di condensatori si possono raggiungere in genere temperature fino a 4 °C.[2]

Dimensionamento per la generazione elettrica

Per le centrali termoelettriche e nucleari che generano tramite turbina a vapore si adottano condensatori a superficie dimensionati in base al rendimento termodinamico η, alla potenza complessa P sviluppata, alla velocità del vapore in ingresso vs e la sua decelerazione all'uscita Δvs, alla temperatura Twi e velocità vw di ingresso dell'acqua di raffreddamento e al massimo salto di temperatura permesso dall'impatto ambientale ΔTw, alla pressione di condensazione ps raggiungibile e il titolo del vapore in ingresso xs caratteristiche del ciclo Hirn impiegato, al diametro interno d e spessore Δd dei tubi dello scambiatore e allo spessore medio dello strato di condensa che li ricopre Δds, alla loro distanza a, angolazione reciproca θ, e fattore di ingombro w. I parametri di interesse per un condensatore a fascio tubiero e mantello sono il numero dei tubi: [3]

la lunghezza dello scambiatore a fascio tubiero e mantello (di poco inferiore a quello dell'intero condensatore): [3],

dove [3], è la resistenza specifica termica dei tubi;

il suo diametro (di poco inferiore a quello dell'intero condensatore): [3],

i diametri della tubazione del vapore in ingresso: [3],

quello dell'uscita della condensa: [3],

e quello sia di ingresso che di uscita dell'acqua di raffreddamento (che non subisce significative variazioni di densità né perdite di carico):

.[3]

Esempio

Con i dati: η=39.3%, P=110 MVA, vs=280 m/s, Δvs=279 m/s, Twi=16 °C, vw=2 m/s, ΔTw=12 °C, ps=5 kPa, xs=0.90, d=20 mm, Δd=2 mm, Δds=0,10 mm, a=35 mm, θ=π/3 rad, w=0.85:

=7,5 kW/    K
0,229   K/  kW
5395
10,68 m
2,92 m
3,03 m
0,315 m
1,47 m

Condensatori refrigerativi

Questo tipo di condensatori fa uso di refrigeranti compressi, e possono arrivare a temperature prossime ai -60 °C.[4]

In questo caso vengono impiegati sempre scambiatori a superficie.[4]

Condensatori criogenici

Fanno impiego di gas liquefatti come azoto o biossido di carbonio. Si possono raggiungere temperature prossime ai -160 °C.[5]

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