Scambiatori di calore

Gli scambiatori di calore sono un componente chiave dei sistemi di raffreddamento più avanzati, poiché consentono il trasferimento di calore dall'interno del sistema all'ambiente o ad un altro sistema. All'interno dello scambiatore di calore, i fluidi in funzione sono meccanicamente separati, in modo da consentire il trasferimento del calore da uno all'altro, affinché il calore possa essere dissipato altrove. Di solito, gli scambiatori di calore sono costituiti da alette di trasferimento del calore per aumentare al massimo il contatto con la superficie e da canali altamente tecnologici per ottimizzare il flusso del fluido.

Gli scambiatori di calore vengono utilizzati in tutti i settori in un'ampia gamma di applicazioni e sono essenziali per molti aspetti della vita quotidiana. Possono essere realizzati in diversi materiali, fluidi e configurazioni, per consentire la massima flessibilità di progettazione, scalabilità ed efficienza. I tre tipi di scambiatori di calore più comuni sono da liquido ad aria, da aria ad aria e da liquido a liquido.

 

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Liquido-aria

Gli scambiatori di calore da liquido ad aria sono i più comuni e vengono utilizzati in diverse applicazioni e settori che vanno dall'elettronica di consumo e dai data center ai veicoli ricreativi e commerciali utilizzati per l'estrazione, il trasporto o la difesa. I sistemi di raffreddamento che utilizzano scambiatori di calore liquido-aria sono ideali per il raffreddamento ad alta potenza e possono essere utilizzati ovunque con carichi di calore ad alta densità, dal raffreddamento CPU/GPU agli IGBT e oltre.


Aria-aria

Gli scambiatori di calore aria-aria sono comunemente usati nei dispositivi elettrici, in particolare dove i componenti elettronici possono risentire delle condizioni ambientali. Gli scambiatori di calore da aria ad aria permettono una maggiore resistenza dei sistemi, poiché isolano le parti elettroniche complesse o sensibili da rischi ambientali quali polvere, particolato e liquidi. Il sistema aria-aria consente inoltre una maggiore flessibilità nella progettazione, in quanto la convenzione può essere naturale o forzata e gli ingegneri, integrando il raffreddamento a due fasi, possono migliorare il trasferimento di calore per il raffreddamento sia passivo che attivo.

Gli scambiatori di calore da aria ad aria sono spesso associati ai sistemi HVAC. I sistemi HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning; riscaldamento, ventilazione e climatizzazione) sono essenziali per il controllo ambientale negli edifici e nei veicoli, in quanto permettono sia la gestione della temperatura che il controllo della qualità dell'aria. La separazione dei flussi d'aria impedisce alle particelle esterne e ai contaminanti esterni di entrare nel sistema, consentendo comunque un controllo sufficiente sulla temperatura dell'aria.

Liquido-liquido

Gli scambiatori di calore liquido-liquido sono spesso utilizzati per i veicoli, in campo aerospaziale e nella difesa, dove sono già presenti più fluidi di lavoro all'interno dell'applicazione che devono essere raffreddati e/o riscaldati per ottenere prestazioni ottimizzate. Un esempio potrebbe essere l'utilizzo di uno scambiatore di calore liquido-liquido in un aeroplano che utilizza olio caldo dal motore per riscaldare il combustibile per la massima efficienza di consumi.

Altri tipi di scambiatori di calore

Gli scambiatori di calore aria-liquido sono molto meno comuni di quelli liquido-aria, ma possono essere utilizzati nei processi industriali in cui vi è uno spreco di energia/calore che può essere recuperato e utilizzato per risparmiare tempo e denaro.

Gli scambiatori di calore con cambiamento di fase vengono utilizzati per applicazioni particolari che richiedono temperature costanti o flussi di calore estremamente elevati, come server avanzati o sistemi di raffreddamento CCD. Analogamente ai termosifoni, gli scambiatori di calore con cambiamento di fase utilizzano evaporatori e condensatori per consentire il raffreddamento a due fasi, tuttavia non si basano sulla gravità per il trasporto dei fluidi. Aavid è il leader mondiale nella progettazione e nella produzione di questi sistemi più complessi.