Il trasferimento di calore o raffreddamento in un processo è importante al fine di assicurare il corretto funzionamento dell’attività. Un trasferimento di calore non efficace da o verso le attrezzature e i processi può portare a un aumento dei costi operativi, fermi macchina, manutenzione straordinaria e riduzione della vita utile delle attrezzature. Il calore fluisce sempre dalle aree con una temperatura più elevata a quelle con temperature più basse attraverso uno dei seguenti tre processi: conduzione, convezione e radiazione.
Conduzione
La conduzione è una tra le forme più comuni di trasferimento di calore. Con la conduzione il trasferimento di calore avviene attraverso il contatto fisico. Un esempio di trasferimento di calore con conduzione è il manico in metallo di una pentola calda. Con il passare del tempo l’energia termica del fuoco passa alla pentola e al manico in metallo che diventano sempre più caldi. I metalli sono solitamente dei buoni conduttori di calore, ma non tutti i materiali lo sono. Materiali come il vetro, il legno e l’aria sono dei conduttori scarsi di calore e sono noti come materiali isolanti. Come regola generale i materiali che conducono calore, trasferiscono allo stesso tempo anche l’elettricità. Lo stesso concetto si applica ai materiali isolanti.
Convezione
La convezione è il trasferimento di calore all’interno di un liquido o di un gas per via della miscelazione dinamica tra le molecole più calde che salgono in superficie e quelle più fredde che affondano. La convezione avviene quando c’è una differenza di temperatura tra le due parti di un liquido o di un gas. Ad esempio quando l’acqua si scalda in una pentola, l’acqua meno densa e più calda sale in superficie, mentre la parte più densa e più fredda scende; si viene pertanto a creare un circolo naturale. Una caldaia a vapore funziona allo stesso modo.
Radiazione
La radiazione è un metodo di trasferimento di calore in cui non si crea nessun contatto tra la fonte di calore e l’oggetto riscaldato. Ad esempio nel caso della pentola sul fuoco, sentiamo il calore anche se non la tocchiamo. La radiazione è il metodo meno efficiente di trasferimento di calore, ma ha la portata maggiore rispetto alla conduzione e alla convezione.
Perché sono importanti?
I tecnici dell’impianto devono tenere in considerazione tutte e tre le forme di trasferimento di calore: la conduzione attraverso uno scambiatore di calore, la convezione attraverso un fluido come l’acqua o l’aria e la radiazione di calore da un’attrezzatura e dalle persone. Ad esempio le persone presenti in un ufficio possono generare fino a 400 BTU/ora di calore semplicemente lavorando.
Le caldaie, le torri di raffreddamento e i chiller vengono utilizzati nell’industria per trasferire il calore da un luogo ad un altro. Questi richiedono esperienza e una corretta gestione per il controllo delle incrostazioni, dei depositi, della corrosione e dell’attività microbiologica indesiderata e dell’impatto ambientale.
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