ITPR20100076A1 - Scambiatore di calore ad elica - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Il presente trovato si inserisce nel campo degli scambiatori di calore a fascio tubiero, in particolare degli scambiatori “tubo in tubo†.

Nella sua forma più semplice, uno scambiatore di calore à ̈ costituito da due tubi coassiali di sezione circolare. Due fluidi (generalmente un fluido di processo ed un fluido di prodotto) scorrono uno nel tubo interno mentre l’altro scorre nella sezione anulare compresa tra i due tubi rispettivamente. Perciò il calore viene scambiato attraverso la parete metallica del tubo interno, mentre la parete del tubo esterno à ̈ in genere termicamente isolata.

I prodotti alimentari trattati abitualmente con questo genere di scambiatori sono ad esempio succhi, estratti, concentrati, centrifugati, puree, ecc.

Da tempo si sta studiando il legame tra geometria superficiale dei tubi e coefficienti di scambio termico ottenibili.

La geometria della superficie di scambio viene modificata in svariati modi al fine di ottenere delle variazioni di sezione che dovrebbero consentire un aumento della turbolenza nel flusso di prodotto.

Altro aspetto fondamentale riguardante gli scambiatori di calore à ̈ quello legato alle perdite di carico che il prodotto subisce durante l’attraversamento dei tubi che non devono essere eccessivamente elevate, primo per evitare una riduzione dell’efficacia di scambio termico, secondo per non creare problemi di pompaggio del prodotto stesso.

Per ovviare a detti inconvenienti sono state adottate diverse soluzioni tra cui si cita, ad esempio, lo scambiatore a tubi ellittici.

Detto scambiatore di calore à ̈ sostanzialmente composto da un tubo, atto alla circolazione di un fluido di processo, all’interno del quale vengono inseriti dei tubi ellittici in cui viene pompato il prodotto da sottoporre a riscaldamento o raffreddamento.

In detti tubi però, avendo questi una sezione omogenea costante che non provoca un aumento della turbolenza del fluido in essi contenuto (così come nei tubi cilindrici), lo scambio termico à ̈ minore allontanandosi dalle pareti verso l’interno.

Scopo del presente trovato à ̈ quello di risolvere i problemi sopra citati, mettendo a disposizione un ulteriore scambiatore di calore a sezione sostanzialmente ellittica avente però sviluppo ad elica lungo il proprio asse longitudinale.

Questa conformazione, essendo costituita da sezioni inferiori rispetto al tubo circolare da cui si ricava, aumenta la velocità del fluido di prodotto che scorre al suo interno, e la relativa turbolenza. Di conseguenza vi à ̈ una miglior miscelazione del prodotto e uno scambio termico più efficace.

Quindi vantaggio fondamentale del dispositivo oggetto del presente trovato à ̈ quello di ottenere uno scambio termico migliore anche nelle zone più interne del fluido di prodotto.

Detti scopi e vantaggi sono tutti raggiunti dallo scambiatore di calore ad elica, oggetto del presente trovato, che si caratterizza per quanto previsto nelle sotto riportate rivendicazioni.

Questa ed altre caratteristiche risulteranno maggiormente evidenziate dalla descrizione seguente di una preferita forma di realizzazione illustrata, a puro titolo esemplificativo e non limitativo nelle unite tavole di disegno.

- Figura 1: illustra una vista complessiva del dispositivo; - Figura 2: illustra una vista in sezione di un primo esempio di realizzazione;

- Figura 3: illustra una vista in sezione di un secondo esempio di realizzazione;

Con riferimento alle figure, con 1 si à ̈ globalmente indicato almeno uno scambiatore di calore del tipo “tubo in tubo†.

Detto scambiatore 1 à ̈ costituito da almeno un tubo 2 circolare esterno in acciaio inossidabile e da almeno un tubo 3 sostanzialmente ellittico con sviluppo ad elica lungo il proprio asse longitudinale, anch’esso in acciaio inossidabile, posto all’interno del detto tubo 2 e con esso coassiale.

Una prima forma di realizzazione prevede che all’interno del tubo 3 sostanzialmente ellittico e ad elica scorra un fluido di prodotto 4 che si voglia raffreddare oppure riscaldare.

Nella sezione 5, compresa tra i due tubi 2 e 3 rispettivamente, viene fatto circolare un fluido di processo 6 equicorrente col fluido di prodotto 4 o controcorrente nel caso si voglia aumentare lo scambio termico tra i due.

Con particolare riferimento alle figure, una seconda possibile variante di realizzazione prevede l’inserimento all’interno del tubo 3 sostanzialmente ellittico ad elica di almeno un tubo 7 in acciaio inossidabile per il passaggio di una parte di fluido di processo 6.

Operativamente il fluido di prodotto 4 viene fatto passare in una sezione 8 formata dalla superficie interna del tubo 3, di forma sostanzialmente ellittica e ad elica, e la superficie esterna del tubo 7.

In questa variante di realizzazione à ̈ possibile dunque ottenere un ulteriore miglioramento dello scambio termico tra i fluidi 4 e 6, avendo la contemporanea presenza

1. del tubo 7, contenente fluido di processo 6, interno al tubo 3 e

2. della conformazione ad elica del tubo 3 stesso.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1. Scambiatore di calore (1) del tipo comprendente almeno un tubo (2) circolare esterno per il passaggio di un fluido di processo (6) e almeno un tubo (3), interno al detto tubo (2), in cui scorre un fluido di prodotto (4), caratterizzato dal fatto che il tubo (3), interno al tubo (2), ha sezione sostanzialmente ellittica e conformazione ad elica lungo il proprio asse longitudinale.
2. 2. Scambiatore di calore (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che all’interno del tubo (3) à ̈ inserito almeno un tubo (7) atto al passaggio di una parte di fluido di processo (6) così da migliorare l’efficienza dello scambio termico tra i suddetti fluido di prodotto (4) e fluido di processo (6).
3. 3. Scambiatore di calore (1), secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che comprende una sezione (8), formata dalla superficie interna del tubo (3), di forma sostanzialmente ellittica con sviluppo ad elica lungo il proprio asse longitudinale, e la superficie esterna del tubo (7), per il passaggio del fluido di prodotto (4).