Il funzionamento dei condensatori evaporativi riunisce in sè le peculiarità del raffreddamento ad aria e del raffreddamento ad acqua.
In più si aggiungono i vantaggi derivanti dall’evaporazione dell’acqua (ovvero il calore latente), fenomeno che porta ad un notevole incremento delle potenzialità frigorifere dello scambiatore.
Infatti dobbiamo considerare che per ogni chilogrammo di acqua evaporata, si asportano circa 600 Kcal/h
A questo proposito è necessario, però, tenere presente alcune considerazioni che riguardano le caratteristiche dell’aria ambiente in cui opera il condensatore, caratteristiche legate alla latitudine del luogo di installazione e che influiscono in maniera determinante sulla sua resa (ovvero la corretta valutazione della TBB temperatura del bulbo umido).
Infine, sempre ai fini della valutazione dell’efficienza dello scambio di calore, occorre tenere presente alcune problematiche connesse alle caratteristiche chimico-fisiche dell’acqua di raffreddamento.
Proprietà dell’acqua come fluido di raffreddamento
Il raffreddamento del condensatore mediante l’utilizzo del calore latente di evaporazione dell’acqua dipende, ovviamente, dalla quantità di acqua che è possibile far evaporare nell’attraversamento dello scambiatore a serpentino.
L’effetto raffreddante, infatti, si ottiene prevalentemente dall’evaporazione dell’acqua, piuttosto che dal suo riscaldamento.
In sostanza, l’abbassamento di temperatura subito dal condensatore sarebbe ben poca cosa se esso fosse dovuto unicamente al riscaldamento dell’acqua che bagna le sue pareti esterne, ovvero al calore sensibile.
Il maggiore effetto raffreddante si ottiene proprio dall’evaporazione dell’acqua. Infatti risulta necessaria una quantità di calore ben maggiore per far avvenire l’evaporazione di 1 chilogrammo d’acqua piuttosto che il riscaldamento (anche di parecchi gradi centigradi) di una pari quantità in peso.
Un esempio può chiarire meglio: il calore specifico dell’acqua risulta essere di 4,18 kJ/ C kg; ciò significa che per riscaldare di 1 C un chilogrammo di acqua e’ necessario somministrare 4,18 kJ. Supponendo di voler riscaldare, al limite, di 100 C l’acqua, sono necessari 418 kJ. Se volessimo far evaporare il medesimo chilogrammo d’acqua sarebbe necessario somministrargli 2257 kJ. Chiaro vero!!
Su questo principio fisico si basa e trova larga applicazione l’utilizzo del condensatore evaporativo: il raffreddamento del refrigerante che scorre all’interno dello scambiatore avviene in modo più efficace grazie alla grande quantità di calore che l’acqua richiede per evaporare e che essa scambia con il refrigerante che deve condensare.
L’effetto di evaporazione viene forzato tramite i ventilatori.
Problemi di manutenzione del condensatore evaporativo
Come già accennato, anche il funzionamento del condensatore evaporativo può essere interessato da alcune problematiche, soprattutto per quanto riguarda le qualità chimico-fisiche dell’acqua utilizzata per il suo raffreddamento. Particolarmente dannose per quanto riguarda la potenza frigorifera del condensatore risultano essere le incrostazioni. La tabella mostra come la capacita’ di raffreddamento diminuisca in funzione dello spessore delle incrostazioni che interessano la parte esterna delle tubazioni dello scambiatore.
L’aumento dello spessore attraverso cui avviene la trasmissione per conduzione del calore porta ad una maggiore resistenza termica ed a un minor flusso termico nell’unita’ di tempo, in pratica diminuisce la resa di scambio termico.
Condensatore
Diagramma dell’acqua che illustra la quantità di calore necessaria per la
vaporizzazione di 1 Kg di liquido e per il suo riscaldamento di 100 C (da letteratura).