I Recuperatori di Gas refrigerante – Cosa sono e a cosa servono

Un recuperatore di gas refrigerante è uno scambiatore di calore a recupero di energia controcorrente, progettato per scopi speciali. Esso viene posizionato all’interno delle sorgenti di alimentazione e di scarico di un sistema di trattamento dell’aria o di gas di scarico di un processo industriale, al fine di recuperare il calore disperso.

Generalmente, vengono utilizzati per estrarre il calore dagli scarichi e utilizzarlo per preriscaldare l’aria che entra nel sistema di combustione. In questo modo, usano energia residua per riscaldare l’aria, compensando parte del combustibile e quindi migliorando l’efficienza energetica del sistema nel suo insieme.

In molti tipi di processi, la combustione viene utilizzata per generare calore e, in questo caso, il recuperatore serve per recuperare questo calore al fine di riutilizzarlo o riciclarlo. Il termine recuperatore si riferisce anche agli scambiatori di calore a flusso liquido utilizzati per il recupero di calore nelle industrie chimiche, nelle raffinerie e nei processi chiusi come il ciclo di refrigerazione ad assorbimento di acqua-ammoniaca.

Uso nei motori termici

I recuperatori di gas refrigerante vengono spesso utilizzati in associazione con la parte del bruciatore di un motore termico, per aumentarne l’efficienza complessiva. Ad esempio, in un motore a turbina a gas, l’aria viene compressa e miscelata con il combustibile, che viene poi utilizzata per azionare una turbina.

Il recuperatore trasferisce parte del calore residuo nello scarico all’aria compressa, preriscaldandola prima che entri nel bruciatore del combustibile. Poiché i gas sono stati preriscaldati, è necessario meno carburante per riscaldarli fino alla temperatura di ingresso della turbina. Recuperando parte dell’energia normalmente perduta come calore di scarto, il recuperatore può rendere un motore termico o una turbina a gas notevolmente più efficienti.

recuperatore gas

Uso nei sistemi di ventilazione 

Nei sistemi di riscaldamento e climatizzazione, i recuperatori di gas refrigerante sono comunemente usati per riutilizzare il calore residuo dall’aria normalmente espulsa nell’atmosfera. I dispositivi comprendono tipicamente una serie di piastre parallele di alluminio, plastica, acciaio inossidabile o fibre sintetiche, racchiuse su due lati per formare doppi gruppi di condotti ad angolo retto che contengono l’aria.

In questo modo, il calore viene trasferito attraverso le piastre di separazione direttamente nei condotti di alimentazione. I produttori dichiarano un’efficienza lorda fino all’80% a seconda delle specifiche dell’unità.

Le caratteristiche di questo dispositivo sono attribuibili alla relazione tra le dimensioni fisiche dell’unità, in particolare la distanza del percorso dell’aria e la spaziatura delle piastre. Per una uguale perdita di pressione d’aria attraverso il dispositivo, una piccola unità avrà una distanza dalla piastra più stretta e una velocità dell’aria inferiore rispetto a un’unità più grande, ma entrambe le unità potrebbero essere altrettanto efficienti. A causa del design a flusso incrociato dell’unità, la sua dimensione fisica determinerà la lunghezza del percorso dell’aria e, man mano che questo aumenta, il trasferimento di calore aumenterà; tuttavia, aumenterà anche la caduta di pressione, e quindi la spaziatura delle piastre determinerà una riduzione del calo di pressione, ma questo a sua volta ridurrà il trasferimento di calore.

Come regola generale, un recuperatore di gas (in sistemi con una caduta di pressione tra 150-250 pascal) avrà una buona efficienza pur avendo un piccolo effetto sul consumo di energia della ventola, ma avrà a sua volta una maggiore efficienza stagionale rispetto a quella di un recuperatore di perdite di carico fisicamente più piccolo, ma più potente.

Uso in forni metallurgici 

I recuperatori di gas refrigerante sono stati utilizzati per molti anni per recuperare il calore dai gas di scarico per preriscaldare l’aria di combustione, in modo tale da ridurre i costi energetici e l’impatto ambientale del funzionamento dei forni. Rispetto alle alternative come i forni rigenerativi, essi presentano alcuni vantaggi:

  • i costi iniziali sono minori;
  • non ci sono valvole da commutare;
  • non ci sono ventilatori a tiraggio indotto;
  • non richiede una rete di condotti di gas sparsi in tutto il forno.

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