Data di deposito: 16/09/2005
Ambito territoriale di tutela: Italia
Inv. Prof. Pier Gabriele Molari, Dr. Angelo Angotti (Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni Meccaniche, Nucleari, Aeronautiche e di Metallurgia)
Background
Nell’ambito degli scambiatori di calore fra fluidi, tipico è il radiatore automobilistico in cui avviene uno scambio termico tra fluido interno (acqua da raffreddare) e fluido esterno (aria raffreddante).
Dall’esigenza di aumentare la superficie di scambio deriva l’ idea di trovare soluzioni che sfruttino materiali moderni compositi come tubi di resina, tessuti di fibra di carbonio, fili non intrecciati di conduttori di calore, che hanno il vantaggio di aumentare in modo drastico la superficie di scambio dal lato del gas e di aumentare di conseguenza il flusso termico globale.
Descrizione
Con l’obiettivo di aumentare la superficie di scambio sono stati costruiti tubi dotati di estremità filamentose; lo scambiatore è pensato per essere costruito in fibra di carbonio, ma anche di fili non intrecciati di materiale conduttore, lasciando terminazioni libere sull’esterno (se il lato gas è sull’esterno, oppure sull’interno se il gas è interno, o da entrambi i lati se si deve scambiare calore tra i gas) dopo averli foggiati o avvolti e impregnati di resina sull’interno o sull’esterno o su una zona centrale.
Impiegando fibre di carbonio si può trasformare anche la resina in carbonio, con un adeguato ciclo termico, per aumentare lo scambio all’interno del tubo (composito del tipo carbon-carbon).
Costruzioni simili a quelle descritte si possono ottenere anche impiegando, con altre tecnologie, rivestimenti o riporti di materiale su griglie di fili.
Vantaggi
- aumentare la superficie di scambio dal lato gas e aumentare di conseguenza il flusso termico globale;
- dal lato gas le terminazioni filamentose, oltre ad aumentare la superficie di scambio, impediscono la stagnazione del gas, disturbano lo strato limite permettendo anche una maggiore e naturale turbolenza del moto;
- la drastica riduzione di ingombro frontale dello scambiatore, con conseguente minore resistenza all’avanzamento, comporta risparmio di carburante.
Tali costruzioni appaiono particolarmente utili in tutti gli scambiatori di calore e anche nei radiatori per impiego automobilistico o motociclistico.
Keywords
Calore,scambiatore, fibra, carbonio, composito, graffite, filamento
heat, exchanger, fiber, carbon, composite, graphite, filament