Le apparecchiature devono infatti sopportare frequenti cicli di lavaggio e igienizzazione con sostanze aggressive e potenzialmente corrosive. Le corrugazioni delle piastre, che da una parte aumentano il flusso ottimizzando lo scambio termico, creano però anse e recessi in cui è possibile il ristagno e l’accumulo di microfilm di sostanze. Questi depositi vanno rimossi per evitare il proliferare di microbi, funghi e batteri.

Un’innovazione presentata all’ultima fiera di Hannover arriva dall’Istituto Leibniz per i nuovi materiali INM, e si tratta di nano-rivestimenti con particolari proprietà anti-aderenti, anti-corrosive e a richiesta anti-microbiche, che facilitano le operazioni di pulizia degli scambiatori, diminuendone l’esposizione alla corrosione.

Le caratteristiche anti-aderenti del nuovo rivestimento nanotecnologico sono state ottenute dai ricercatori aggiungendo un composto idrofobico simile al comune Teflon. Il materiale inibisce il formarsi di depositi, e facilita l’asportazione di eventuali residui prevenendo il formarsi di incrostazioni. Particolari strutture che fungono da barriera proteggono quindi le superfici di scambio dalla corrosione, mentre l’aggiunta di rame colloidale in funzione antibatterica previene la formazione e la crescita di microbi.

La speciale vernice di rivestimento può essere impiegata su acciaio, acciaio inox, titanio e alluminio, e può inoltre essere adattata per sostenere carichi meccanici, a prevenzione del grado di abrasione cui le piastre di uno scambiatore di calore sono esposte a causa di vibrazioni meccaniche, soprattutto nei punti di contatto delle superfici di trasferimento termico.

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Si tratta del progetto Intherm – Design, manufacturing and control of interfaces in thermally conductive polymer nanocomposites – che mira a realizzare polimeri a elevata conducibilità termica, aprendo eccezionali prospettive nel mondo delle macchine termiche e delle applicazioni di gestione dell’energia termica, del raffreddamento e del recupero di calore, anche da fonti di scarto a basse temperature, ampliando il raggio di possibili applicazioni di recupero termico ed efficienza energetica in una grandissima varietà di processi industriali. Questi nuovi materiali plastici consentirebbero infatti di realizzare scambiatori di calore compatti con costi inferiori fino al 50%, rispetto all’impiego dei tradizionali metalli impiegati per le superfici di scambio, acciaio inox o leghe di rame.

Altro grande vantaggio che i nanocompositi termicamente conduttivi offrirebbero è l’elevata flessibilità nel design e l’alta processabilità dei materiali polimerici, caratteristiche che consentirebbero di realizzare scambiatori con geometrie altrimenti difficili da ottenere con i tradizionali metalli, unitamente alla tenacità e all’elevata resistenza alla corrosione offerte.

Scambiatori di calore in materiale plastico sono già allo studio applicativo in alcuni progetti di ricerca in ambito europeo, come il progetto Thermonano guidato dal professor Guido Saracco, direttore del Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia nella sede di Alessandria del Politecnico, grazie a sinergie di filiera con l’azienda locale Astra Refrigeranti, che dal 2010 collabora alla realizzazione di scambiatori di calore polimerici.

Altro progetto applicativo basato sulle ricerche di Fina nel campo dei conduttori termici nanocompositi polimerici è inoltre NanoCool, progetto per la realizzazione di sistemi di condizionamento a elevata efficienza energetica che impiegano un sistema ibrido di raffreddamento essiccante liquido (HDL – hybrid liquid desiccant), sfruttando contemporaneamente il calore di evaporazione del sistema raffreddante e il calore di condensazione della cella frigorifera, impiegando il calore in uscita dal condensatore per la produzione e la rigenerazione di essiccanti liquidi, che hanno lo svantaggio di essere altamente corrosivi per i normali materiali metallici. Grazie alla produzione di scambiatori di calore plastici altamente resistenti alla corrosione, questi sistemi a essiccante liquido potrebbero essere realizzati e diffusi sul mercato, potendo offrire in applicazione in ambienti particolarmente umidi risparmi energetici fino al 65-70%.

Senza scendere troppo nel tecnico, la peculiarità del progetto Intherm consiste nell’ingegnerizzazione dell’interfaccia tra le particelle di grafene, ovvero la realizzazione di una speciale disposizione delle nanoparticelle all’interno della matrice polimerica isolante, un reticolo tridimensionale percolante di particelle altamente conduttive capace di assicurare un efficiente trasferimento del calore. Molto utile a riguardo sarebbe infine la combinazione tra nanoparticelle di grafene e microparticelle di grafite, che rende ancora più conveniente la produzione di questi materiali innovativi aumentandone anche le proprietà meccaniche, quali la resistenza a temperature elevate.

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L’ultima notizia decisamente sorprendente, riguarda da vicino il mondo al quale siamo legati come Tempco, quello scambio termico, pilotato in modo inequivocabile dalla fisica e dalla termodinamica, che questa volta viene smosso in modo deciso.

Seguendo questo link, potete leggere un articolo che vi riassumo brevemente:

Esperimento del MIT con nanoparticelle di magnetite dissolte in acqua per sistemi di raffreddamento, dove l’impiego di magneti aumenta del 300% il coefficiente di scambio termico del nanofluido, che altrimenti si comporta come normale acqua.

Il sistema sarebbe più economico della costruzione di particolari geometrie nelle superfici di scambio (alette e solchi), e potrebbe essere applicato per raffreddamento localizzato ad esempio in componenti elettronici…

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