La macchina del cliente è sviluppata per la compressione di idrogeno puro fino a 450 bar g, con uno speciale design ottimizzato per garantire massime prestazioni, elevata purezza del gas e integrità strutturale in condizioni operative caratterizzate da pressioni elevatissime.

L’unità impiega quindi componenti adatti al contatto con il gas e sistemi di tenuta compatibili per il trattamento dell’idrogeno, adatti quindi a resistere agli effetti tipici di questo gas, tra cui la permeazione e l’infragilimento del materiale.

Un elemento cruciale tra i componenti integrati nel compressore è quindi proprio lo scambiatore a piastre PCHE a circuito stampato fornito da Tempco, che grazie alla elevata efficienza di scambio termico e alla modalità in multi-stream, per il raffreddamento multifase nei diversi cicli di compressione dell’idrogeno, e alla resistenza alle altissime pressioni offre l’affidabilità, la sicurezza operativa e l’efficienza elevata richieste dalla specifica applicazione del cliente.

L’unità è destinata a una varietà di applicazioni, quali idrogeno verde, elettrolisi e fino allo stoccaggio di idrogeno ad alta pressione e all’immissione nella rete, trasporto e stazioni di rifornimento di idrogeno.

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Vantaggi critici dei PCHE:
1. Alta efficienza termica:
◦ Canali microstrutturati che massimizzano lo scambio termico.
◦ Riduzione delle perdite di energia.
2. Compattezza:
◦ Design estremamente compatto, ideale per impianti con spazio limitato.
3. Resistenza a condizioni estreme:
◦ Progettati per gestire alte pressioni e temperature, caratteristica che li rende perfetti per applicazioni con idrogeno e altri gas tecnici.
4. Versatilità:
◦ Possibilità di integrare più flussi termici in un unico dispositivo, riducendo il numero di apparecchiature necessarie.

Struttura a microcanali delle piastre negli scambiatori PCHE

Svantaggi:
• Costo iniziale elevato:
◦ I PCHE richiedono un investimento iniziale più alto rispetto alle soluzioni tradizionali.
• Fluidi puliti o filtrati:
◦ La pulizia dei canali microstrutturati può richiedere tecniche specifiche, quindi è preferibile avere fluidi filtrati o comunque puliti

Perché quindi scegliere i PCHE? Nonostante gli svantaggi, gli scambiatori PCHE rappresentano una scelta strategica per applicazioni critiche dove efficienza, compattezza e resistenza sono fondamentali. In particolare, nel settore dell’idrogeno, i PCHE offrono un vantaggio competitivo in termini di prestazioni e sostenibilità, diventando una tecnologia chiave per la transizione energetica.

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Esistono quindi in particolare diverse soluzioni tecnologiche per il raffreddamento interstadio, ciascuna con caratteristiche e vantaggi specifici.

Le soluzioni più tradizionali fanno impiego di scambiatori di diverse tipologie:
1. Scambiatori di calore a fascio tubiero (Shell and Tube):
◦ Robusti e adatti a gestire grandi volumi di gas.
◦ Limitati in termini di compattezza ed efficienza termica.
2. Scambiatori a piastre:
◦ Compatti e con un’elevata efficienza.
◦ Meno adatti per applicazioni ad alta pressione.

Ci sono poi soluzioni avanzate, che fanno ricorso a nuove tipologie di scambiatori PCHE:
• PCHE (Printed Circuit Heat Exchangers) ovvero scambiatori microstrutturati:
◦ Soluzioni innovative che integrano più flussi termici, ideali per gas come l’idrogeno.

Confrontare queste diverse tecnologie di scambiatori, nello studio di un sistema di raffreddamento interstadio ottimale con compressori multistadio, è fondamentale per scegliere la soluzione più adatta a ogni applicazione industriale.

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A cosa servono i compressori multistadio? Questi compressori sono utilizzati in numerosi settori industriali:

• Produzione di energia: per applicazioni legate all’idrogeno e alle turbine a gas.
• Industria chimica: per il trasporto e la lavorazione di gas tecnici.
• Settore automotive: nelle stazioni di rifornimento di idrogeno per veicoli fuel-cell.
• Oil & Gas: per la compressione di gas naturali o di processo.

Perché è necessario il raffreddamento interstadio?
Durante ogni fase di compressione, il gas si riscalda in modo significativo. Un sistema di raffreddamento interstadio è indispensabile per:

• Ridurre il lavoro necessario nella fase successiva.
• Proteggere i componenti dalla temperatura elevata.
• Mantenere la sicurezza e l’efficienza operativa.

Strettamente legato ai compressori multistadio è quindi il raffreddamento interstadio dei gas tecnici trattati, possibile grazie all’impiego di soluzioni multi-stream, applicazione ideale per gli scambiatori PCHE. Due agromenti che meritano di essere trattati più diffusamente in una serie di prossimi articoli.

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Abbiamo parlato spesso in passato di applicazioni di raffreddamento e recupero di calore nei compressori, specie dall’olio lubrificante che in circolo nei compressori d’aria raggiunge temperature che si prestano molto bene al recupero energetico.

Questo particolare scambiatore di calore a piastre serve invece al raffreddamento dell’aria compressa, un tipo di applicazione di cui in Tempco abbiamo già diverse referenze. Gli scambiatori offrono infatti nel raffreddamento dell’aria compressa l’ottima resa termica delle piastre, consentendo una perfetta efficienza per i raffreddamenti spinti presenti in questo ambito.
Fondamentale in queste applicazioni è che ci si possa permettere un valore di perdita di carico adeguato, altrimenti il dimensionamento risente in maniera inevitabile dei limiti idraulici di passaggio fra le piastre. La resa è però decisamente notevole dal punto di vista termico.

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Lo scambiatore TCB3000A unisce molteplici brevetti ed è realizzato con piastre chevron in acciaio inossidabile e lamina di rame a elevata purezza, che consentono di ottenere notevole compattezza riducendo le dimensioni del 50% rispetto a soluzioni analoghe. La soluzione offre alta efficienza di scambio termico ed elevata resistenza alla corrosione.

Il design brevettato dello scambiatore TCB3000A unisce in una sola macchina un pre-cooler dell’aria, un separatore di condensa e un evaporatore, con ridotte perdite di carico e basso punto di rugiada.

Nel circuito di funzionamento dello scambiatore Serie A, il compressore comprime aria calda e umida all’interno del pre-cooler dello scambiatore 3-in-1, dove avviene lo scambio di calore con l’aria fredda trattata. L’aria umida raffreddata entra quindi nell’evaporatore, dove si raffredda ed elimina l’acqua per evaporazione. L’aria passa quindi nel separatore ad alta efficienza, che provvede alla separazione della condensa grazie alla forza centrifuga e alla gravità. L’esclusivo design senza mesh del separatore elimina problemi di formazione di ghiaccio o di intasamenti da olio, senza ricorso a filtri e allungando la vita utile. Infine, l’aria fredda e secca torna al pre-heater per essere riscaldata alla temperatura di lavoro.

L’esclusivo funzionamento 3-in-1 consente di impiegare direttamente l’aria esterna, garantendo un significativo risparmio energetico. La soluzione è infine immune da intasamento e facile da mantenere, ed è dotata di connettori con sistema brevettato di test delle perdite d’aria.

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L'articolo Novità prodotto, scambiatore saldobrasato 3-in-1 per essiccatori d’aria proviene da Tempco Blog.

L’intercooler è uno scambiatore di calore, solitamente aria/acqua o aria/aria, posizionato tra il turbocompressore e il motore. La sua funzione è di raffreddare l’aria aspirata dall’esterno, proveniente dal turbocompressore e diretta al motore. Il turbocompressore comprime l’aria aumentandone la pressione prima che questa entri nei cilindri, per incrementare la potenza sprigionata dal motore a combustione. A seguito della compressione, l’aria aumenta però di temperatura diminuendo di densità. Raffreddando l’aria in ingresso mediante l’intercooler se ne aumenta la densità, incrementando a parità di pressione la quantità di aria aspirata che funge da comburente nel motore, migliorando la potenza e l’effetto positivo del turbo. Abbassare la temperatura dell’aria in aspirazione dal turbocompressore evita inoltre il verificarsi di fenomeni di pre-combustione.

Il circuito di raffreddamento dell’intercooler consta in una quantità di tubi, una griglia di micro-canali nel caso specifico, al cui interno passa un fluido, in genere acqua. Come in ogni scambiatore di calore, l’aria passando attraverso la griglia cede calore al fluido, raffreddandosi. Secondo i team avversari della Ferrari, l’intercooler della rossa farebbe uso di olio come liquido per il raffreddamento dell’aria.

L’impiego di olio di per sé non è proibito dal regolamento, a meno che questo evaporando non vada a contaminare l’aria diretta alla power unit. L’immissione di olio nella camera di combustione incrementa infatti le prestazioni del motore, pratica che è però stata proibita dal regolamento tecnico FIA.

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Gli scambiatori sono disponibili in due formati, e possono avere fino a un massimo di 120 piastre, disponibili con diverse combinazioni di corrugazione della superficie di scambio H, M e L.

Numerosi sono quindi gli ambiti applicativi, a partire da sistemi HVAC e raffreddamento e riscaldamento industriale, ad esempio su centri lavoro e macchine utensili, stampaggio a iniezione di materie plastiche e compressori. Molto interessanti sono quindi le possibili applicazioni che questi scambiatori a piastre saldobrasati possono avere nel settore delle energie rinnovabili, per scatole ingranaggi e unità idrauliche in generatori eolici, come evaporatori, condensatori e per recupero di calore in cogenerazione e impianti ORC, ma anche nei veicoli per il trasporto, non solo per il raffreddamento dell’olio motore ma anche ad esempio per il raffreddamento delle batterie in veicoli a trazione elettrica, auto o bus elettrici.

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Abbiamo superato tutti i test richiesti dal committente ed ora gli skid sono pronti per essere spediti a destinazione.

Lungo l’elenco dei collaudi:

• verniciatura
• pressione
• saldature
• assorbimenti
• prova di tenuta dielettrica

tutti brillantemente superati…nemmeno il tempo di caricare le casse sui camion che parte il nuovo progetto per il raffreddamento olio cuscinetti per centrale idroelettrica.

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Infatti proprio in queste settimane, stiamo consegnando una serie di scambiatori completamente inox, basati sulla medesima configurazione e tipologia di applicazione, se possibile in modo ancora più spinto.

Il cliente infatti visti i benefici ed i vantaggi in termini di risparmio energetico, ha in questo caso preferito optare per scambiatori se possibile ancora più performanti, in modo da poter recuperare ancora più energia.

Abbiamo realizzato gli scambiatori interamente in acciaio inossidabile, in quanto vanno installati in ambiente industriale aggressivo, inoltre la costruzione con unico materiale, consente di evitare l’installazione di compensatori di dilatazione, necessari soprattutto in fasi transitorie, dove si hanno temperature molto elevate lato tubi, con fluido lato mantello a temperature decisamente più basse.

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