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Scambiatori per raffreddamento d’emergenza nell’impianto nucleare sperimentale ELSMOR

Tempco partecipa al progetto per l’impianto nucleare sperimentale ELSMOR – towards European Licensing of Small MOdular Reactors, con la fornitura di uno scambiatore di calore a piastre (S-CSG, Safety-Compact Steam Generator) che funge da dispositivo per la dissipazione passiva d’emergenza del calore in caso di fault del reattore nucleare.

Si tratta del primo impianto al mondo sviluppato con scambiatore di calore a piastre per il sistema di raffreddamento di emergenza che funziona mediante circolazione per convezione, senza quindi pompe o impiego di elettricità, per raffreddare il reattore mentre va in sicurezza. Lo scambiatore è pertanto un componente chiave del sistema di rimozione del calore di decadimento (DHRS, Decade Heat Removal System) del progetto ELSMOR, nell’ambito della campagna sperimentale effettuata presso SIET, descritta in dettaglio in questo articolo.

Tempco scambiatore di calore a piastre dissipazione calore decadimento reattore nucleare ELSMOR

Lo scambiatore S-CSG prima dell’installazione

Lo scambiatore fornito da Tempco è di tipo compatto e ad alta efficienza che impiega piastre corrugate per massimizzare la superficie di scambio termico. L’S-CSG funge nello specifico da interfaccia tra il circuito primario (lato reattore) e il circuito secondario (lato naturale con dissipazione in un bacino di acqua) del sistema DHRS. Il fluido caldo del circuito primario cede il suo calore al fluido del circuito secondario attraverso le piastre dello scambiatore. Il fluido secondario, a sua volta, cede il calore all’acqua di piscina attraverso un altro scambiatore di calore.

Tempco scambiatore di calore a piastre dissipazione calore decadimento reattore nucleare ELSMOR circuito primario

Vista del circuito primario dell’impianto ELSMOR e scambiatore S-CSG

L’S-CSG è pertanto un componente fondamentale per la sicurezza del reattore in caso di incidente. In caso di perdita di refrigerante, l’S-CSG è in grado di rimuovere il calore residuo dal reattore e prevenire il surriscaldamento.

Lo scambiatore a piastre nel sistema offre una serie di vantaggi:

  • Elevata efficienza di scambio termico
  • Dimensioni compatte
  • Facilità di manutenzione
  • Basso costo
Tempco scambiatore di calore a piastre dissipazione calore decadimento reattore nucleare ELSMOR circuito secondario

Vista del circuito secondario dell’impianto ELSMOR e dello scambiatore S-CSG

I test condotti sul sistema ELSMOR hanno quindi dimostrato l’efficacia dell’S-CSG nel rimuovere il calore residuo. I risultati hanno mostrato che lo scambiatore è in grado di operare in modo stabile in un’ampia gamma di condizioni operative.

Elemento chiave del sistema DHRS del progetto ELSMOR, lo scambiatore di calore si dimostra quindi una scelta ideale per la rimozione del calore di decadimento dai reattori nucleari grazie alla sua efficienza, affidabilità e compattezza. Per l’impianto prototipo, che è servito per la caratterizzazione e il test del sistema, è stato fornito uno scambiatore TCB, soluzione che chiaramente non potrà poi essere impiegata in fase esecutiva. Nei successivi sviluppi del progetto, per la specifica applicazione studieremo uno scambiatore ad hoc, che potrebbe essere di tipo PCHE (Printed circuit heat exchanger).

Fonte Foto: SIET

Energia termica sostenibile in chiave Tempco.green

Nuovo video sul nostro canale Tempco YouTube per dare a tutti il benvenuto nel nuovo sito Tempco.green, nuovo spazio di Tempco dedicato ai prodotti e alle soluzioni innovative che stiamo sviluppando, e che abbiamo già sviluppato negli ultimi mesi e negli ultimi anni, espressamente studiati per favorire la transizione energetica in corso.

Se ne parla molto, e l’argomento è sicuramente di tendenza, il tema è caldo e anche ‘hype’, e dal momento che in Tempco pensiamo di aver acquisito una solida e concreta esperienza in questo campo, abbiamo voluto condividere questo innovativo know-how green creando questo nuovo sito web dedicato.

Tempco.green nasce dall’esigenza sentita di mettere online le soluzioni green per la termoregolazione che abbiamo sviluppato in questi ultimi anni, mirate soprattutto ad aumentare l’efficienza energetica anche negli impianti dedicati all’energia di secondo livello, ovvero l’energia termica. Parlando pertanto della gestione sostenibile dell’energia termica nei processi industriali.

Come sapete, abbiamo sviluppato centraline di termoregolazione dotati di sistemi di regolazione della potenza, utilizzando tiristori, così come facciamo ampio uso di motori con regolazione elettronica della potenza, impiegati su pompe, ventilatori e ovunque possano essere applicati. Ciò è finalizzato a favorire una gestione più efficiente dell’energia termica nei processi produttivi industriali.

Questo nuovo sito Tempco.green è pertanto una raccolta di tutti i casi di studio e delle applicazioni che abbiamo realizzato e che svilupperemo in futuro nel campo della transizione energetica verde e della sostenibilità.

Vi invitiamo quindi a scoprire e creare insieme il futuro dell’energia termica sostenibile.

Chiller, scambiatori e separatori per trattamento del biogas

Da qualche tempo non parliamo del settore biogas, ma è un comparto in cui Tempco continua a essere molto attiva e presente, fornendo impianti per questo tipo di applicazioni.

Anche nel 2023 abbiamo difatti avviato un discreto numero di impianti per biogas, tutti completi di chiller, scambiatore di calore e separatore di condensa.

Tempco biogas impianti trattamento chiller scambiatori

Tutti gli impianti sono sempre in configurazione completa e vengono consegnati pronti per l’installazione. Di particolare interesse sono quindi le ultime applicazioni in ambito delle cartiere, con lo scopo di abbattere le emissioni inquinanti. Le cartiere presentano infatti un alto potenziale per la produzione di biogas e biometano, in quanto il ciclo produttivo di una cartiera genera una grande quantità di acque reflue ricche di COD (chemical oxygen demand) biodegradabili, che si prestano a essere trattati e valorizzati per produrre biogas.

 Tempco biogas impianti trattamento chiller scambiatori separatore

Tempco biogas impianti trattamento chiller scambiatori separatore condense

Tempco biogas impianti trattamento chiller scambiatori installato

Tempco biogas impianti trattamento chiller scambiatori installazione

Diffusion bonding per scambiatori di calore ad altissime prestazioni

Torniamo a parlare di scambiatori di calore, ma più specificatamente di uno speciale processo di costruzione degli scambiatori chiamato Diffusion Bonding, legato agli scambiatori di calore a piastre.

Sono note le diverse tipologie che esistono di scambiatori di calore a piastre: scambiatori ispezionabili, scambiatori a piastre saldobrasate, scambiatori di calore a piastre completamente saldati. Inoltre, esiste una sorta di scambiatori di calore a piastre interamente in acciaio inox realizzati utilizzando questa speciale tecnologia di saldatura detta diffusion bonding.

Si tratta di un innovativo processo di saldatura che permette di unire due metalli simili o dissimili attraverso una sorta di compenetrazione della struttura cristallina dei metalli. Il tutto, a temperature molto più basse di quelle richieste per il processo di fusione dei metalli stessi.

Come è possibile?  Senza scendere troppo nei dettagli, che possono essere trovati online, in sostanza gli scambiatori vengono posti all’interno di forni speciali, in condizioni sottovuoto, dove raggiungono temperature pari al 65, 70 o 75% rispetto alla temperatura di fusione e posti pressione per ottenere la compenetrazione della struttura cristallina. Il processo genera quindi giunti di saldatura estremamente resistenti senza apporto di materiale e senza peso aggiuntivo.

Questo speciale processo di costruzione ha molte applicazioni in una varietà di settori, tra cui importanti settori principali come l’aerospaziale, l’oil and gas e anche l’industria dell’idrogeno, un settore emergente che è attualmente molto di tendenza.

Questi scambiatori offrono molti vantaggi e alcuni svantaggi. Tra gli svantaggi, il processo costruttivo che aumenta i costi dal momento che impiega forni speciali e comporta una lavorazione molto particolare, che richiede tempi ciclo lunghi e pertanto costi più elevati.

Tra i vantaggi, il fatto che si tratta di scambiatori realizzati in un materiale unico e completamente saldati, ragion per cui offrono un’altissima resistenza a pressioni e temperature estremamente elevate. Questa tecnologia può infine essere applicata sia agli scambiatori in acciaio inox che in titanio, ma anche a materiali diversi, nel qual caso la tecnologia diventa un poco più complicata.

Nasce Tempco Green, una nuova energia termica per la sostenibilità

Responsabilità e immaginazione per portare innovazione green nelle applicazioni di controllo della temperatura e gestione dell’energia termica nell’industria di processo. E’ ormai da alcuni anni che l’impegno di Tempco nello sviluppare soluzioni di termoregolazione industriale persegue oltre all’obiettivo della massima efficienza energetica anche quello di una sempre maggiore sostenibilità dei sistemi e dell’impiego di energie rinnovabili.

E’ quindi con un certo orgoglio che annunciamo che questo cammino porta oggi alla nascita di Tempco.green, un nuovo spazio dedicato espressamente alle soluzioni per gestione dell’energia termica a connotazione Green, che abbracciano le nuove tecnologie per accompagnare le imprese nel mondo industriale in un comune percorso verso una produzione sostenibile. Solid Sustainability è il claim che caratterizza questa nuova era in Tempco, e la nuova energia che alimenta le soluzioni che insieme ai clienti vogliamo studiare per portare la sostenibilità all’interno dei processi produttivi in tutti i settori industriali.

Energia nuova, green e rinnovabile, risparmio energetico e tecnologie all’avanguardia, dagli innovativi scambiatori PCHE per applicazioni nell’industria dell’idrogeno e nella refrigerazione a CO2, agli scambiatori a immersione TCOIL in applicazioni che sfruttano le pompe di calore e la geotermia; dalle celle a combustibile alle nuove soluzioni per una mobilità green nei settori automotive e marine. Fino alla digitalizzazione per il monitoraggio e l’ottimizzazione sempre più fine e intelligente dei consumi energetici nei processi industriali.

Vi invitiamo allora a entrare e scoprire con noi il nuovo mondo di Tempco.green, per creare insieme una Nuova era della sostenibilità nell’industria di processo.

Formula per il calcolo del tank di accumulo nei gruppi frigoriferi

Torniamo a parlare di un argomento che è stato già trattato in un precedente video del canale YouTube di Tempco, che riguarda il calcolo del volume del serbatoio di buffer termico in un gruppo frigorifero. Qualcuno ha difatti fatto notare che non venivano fornite le formule per procedere al calcolo del tank di accumulo nei gruppi frigoriferi

Diciamo innanzitutto allora che si tratta di un controllo, per cui occorre sapere alcuni dati: la temperatura di lavoro del chiller, che è la temperatura dell’acqua fredda che il chiller deve fornire e che verrà accumulata nel serbatoio. Quindi, la temperatura del fluido caldo che giunge dal processo, poi il volume complessivo dell’impianto e il volume del serbatoio come lo abbiamo stimato. Perché ci servono questi quattro dati?

Tempco calcolo volume serbatoio di accumulo gruppi frigoriferi

Servono poiché con una formula semplice, che viene mostrata nel video e che riportiamo qui sopra, possiamo determinare se con il tipo di volume e di temperature coinvolte la temperatura che arriva al chiller sarà quella corretta di progetto. Ovvero, se la temperatura di ritorno al chiller non sarà troppo elevata. In quanto, come veniva spiegato nel precedente video, se una temperatura troppo elevata giunge al chiller, questo va in blocco. Salgono le temperature di evaporazione e la pressione di condensazione, mandando in blocco il chiller. Causando di conseguenza un incremento della temperatura che bloccherà l’intero processo produttivo.

 

Refrigeranti naturali e calcolo dello scambiatore di calore

Tra le misure di contrasto al cambiamento climatico nell’industria figura sicuramente il passaggio ad apparecchiature che fanno impiego di refrigeranti rispettosi dell’ambiente, con l’obiettivo di ridurre le emissioni di gas serra. Il ricorso a refrigeranti ecologici, come l’R290, è tuttavia soggetto a normative rigorose, e ciò impone un controllo particolarmente attento della quantità di riempimento dell’apparecchiatura. Il tema è di grande importanza ed è oggetto di un recente articolo pubblicato da Kaori, nostro partner tecnologico per gli scambiatori di calore a piastre.

La necessità di calcolare con cura la quantità di refrigerante naturale pone infatti una grande sfida nella progettazione dei prodotti, rendendo ancora più cruciale il calcolo del volume dello scambiatore di calore.

In particolare, l’articolo rimarca come le prestazioni di una pompa di calore siano correlate a fattori quali l’area di trasferimento del calore (HTA), il coefficiente di trasferimento del calore (U) e il delta T medio logaritmico (LMTD) dello scambiatore di calore. Tuttavia, la regola di dimensionamento del sistema è complessa, poiché comprende anche altri fattori, quali carica di refrigerante, aggiustamento del surriscaldamento della valvola di espansione, volume del lato refrigerante e perdite di carico dello scambiatore di calore, ed è impossibile considerare un solo parametro.

Considerando la sostituzione di uno scambiatore di calore saldobrasato di un’altra marca con uno scambiatore Kaori, occorre quindi tenere presente che:
1.     Il valore dichiarato a catalogo e il valore effettivo del volume del prodotto di altri marchi possono differire, è pertanto consigliabile utilizzarlo solo come riferimento. Inoltre, se nello scambiatore di calore è installato un distributore di refrigerante, ciò potrebbe influire sul valore del volume effettivo. Pertanto, il volume esatto può essere misurato dopo il riempimento con acqua.

2.     Il volume dello scambiatore di calore non dovrebbe essere il criterio principale per procedere alla sostituzione; dovrebbero invece essere considerati i parametri di sistema rilevanti corrispondenti.

Tempco calcolo scambiatori di calore refrigeranti naturali Kaori brazed plate

Un esempio pratico a tale riguardo può aiutare: una marca XXH62-60 (volume lato refrigerante circa 2,73 L) corrisponde allo stesso volume di uno scambiatore a piastre saldobrasato Kaori R111, il quale richiede 66 piastre, con un conseguente numero totale di piastre e area di scambio termico totali in eccesso (+18%). Inoltre, la portata del refrigerante diminuisce, la temperatura satura di evaporazione aumenta a causa della caduta di pressione e, se la valvola di espansione e il volume del refrigerante non corrispondono, ciò può influire negativamente sulle prestazioni finali.

Auguri Tempco Green di Buone Feste!

Come ogni anno, tutto il team di Tempco desidera porgere i suoi più calorosi auguri per queste Feste, per un Buon e Sereno Natale e un Felice e sempre più Sostenibile Nuovo 2024.

Un Anno Nuovo che sia all’insegna di soluzioni per il controllo della temperatura e della gestione dell’energia sempre più Green.

Auguri Tempco Green! #SolidSustainability

 

Tempco Green Greetings 2023

Lavaggio degli scambiatori a piastre saldobrasati

Concludiamo la carrellata sulla pulizia degli scambiatori nel Canale Youtube di Tempco con un nuovo video dedicato al lavaggio degli scambiatori a piastre saldobrasati. Iniziamo subito col dire che gli scambiatori a piastre saldobrasate sono quelli meno pulibili tra gli scambiatori di calore a piastre. Questo perché sono realizzati come un unico blocco compatto totalmente saldato e inoltre vengono solitamente utilizzati con fluidi puliti.

Questo perché i canali interni sono molto piccoli e stretti, parliamo di passaggi idraulici con un diametro di 2 – 2,5 mm. Chiaramente una pulizia meccanica è impossibile da realizzare. È possibile procedere con un lavaggio chimico, il classico CIP, Cleaning in place, utilizzando fluidi detergenti più o meno aggressivi in ​​grado di rimuovere incrostazioni, depositi di sporco o grasso che si sono accumulati all’interno dello scambiatore.

Ovviamente lo scambiatore deve consentire almeno un discreto passaggio al fluido detergente, nel senso che se lo scambiatore a piastre saldobrasato è completamente intasato non è più possibile pulirlo. Questo perché il fluido non scorrerà all’interno dello scambiatore, o comunque creerà dei canali di scorrimento preferenziali ma non pulirà l’intero pacco piastre.

E’ quindi meglio utilizzare scambiatori a piastre saldobrasati solamente con fluidi puliti. Oppure fare un attento controllo delle perdite di carico, e appena si ha un segnale di un aumento delle perdite di carico, a portata costante naturalmente, quello è il segnale d’allarme che indica che lo scambiatore a piastre saldobrasate comincia a sporcarsi. È allora opportuno effettuare immediatamente un intervento di pulizia, per evitare un completo intasamento dello scambiatore.

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Idrogeno e sistemi termici per la Green Energy Industry

Gli atti relativi alla partecipazione di Tempco alla recente mcT Idrogeno sono disponibili alla pagina dedicata del sito Fieraidrogeno. Valter Biolchi di Tempco è in particolare intervenuto di persona con uno speech sul tema ‘Evoluzione e peculiarità dei sistemi termici nella produzione e utilizzo di idrogeno’.

Tra le diverse tipologie di scambiatori di calore nell’offerta di Tempco, particolarmente adatti alle nuove applicazioni per l’industria dell’idrogeno nella Green Energy sono gli scambiatori a piastre FULL INOX e PCHE, scambiatori a circuito stampato completamente in acciaio inossidabile adatti per la generazione di idrogeno e per i sistemi di alimentazione mediante elettrolisi PEM o acqua deionizzata a bassa conduttività.

A prescindere dal tipo di tecnologia di elettrolisi, Tempco può fornire soluzioni termiche di alto valore grazie a scambiatori di calore a piastre saldobrasate per apparecchiature di elettrolisi, elettroliti, raffreddamento di fluidi di lavoro e recupero di calore del sistema. I sistemi termici Tempco possono essere utilizzati nei cicli di riscaldamento e raffreddamento per la produzione e impiego di idrogeno.

 

Tempco scambiatori a piastre PCHE filiera idrogeno

 

Un importante e interessante caso applicativo sviluppato negli ultimi mesi riguarda la collaborazione con Baglietto per la realizzazione dello yacht Bzero, che apre le porte alla nautica a zero emissioni.

Dall’acqua all’energia, il contributo di Tempco per raggiungere questo traguardo consiste nella fornitura di sistemi di raffreddamento dell’elettronica di potenza a bordo. Grazie a uno studio approfondito del caso, Tempco ha potuto garantire una soluzione efficiente, compatta e totalmente customizzata per le esigenze del cliente.

La soluzione studiata per Baglietto comprende nello specifico tre diversi sistemi di gestione dell’energia termica:

  • Container elettrico
    Dissipazione dell’energia in acqua di mare con scambiatore immerso TCOIL. Preriscaldamento elettrico
  • Container idrogeno
    Raffreddamento e regolazione della temperatura della FUEL CELL
  • Container storage
    Stoccaggio dell’idrogeno negli idruri metallici

 

Tempco scambiatori a piastre PCHE filiera idrogeno Baglietto yacht zero emissioni Bzero

Tempco scambiatori a piastre PCHE filiera idrogeno Bzero Baglietto yacht zero emissioni

 

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