Una panoramica su alcune applicazioni
speciali degli impianti frigoriferi a compressione e non solo:
Esistono sistemi che utilizzano infrarossi o frequenze radio per
processi di essiccazione.
Nel primo caso, come si vede sotto il
processo di essiccazione radiante-convettiva si è dimostrato essere un metodo
di rimozione dell’umidità superficiale rapido nelle prime fasi di essiccazione;
inoltre,
se a questa fase segue un’asciugatura
ad intermittenza, si riesce a ridurre il tempo di
Un essiccatore a pompa di calore che
sfrutta invece le frequenze radio può
rappresentare un valido sistema di
asciugatura per materiali difficili da asciugare con il
riscaldamento convettivo come ceramica
e fibre di vetro. Tramite metodi tradizionali il
prodotto rischia di presentare
problemi come crepe, superficie scolorita; tutto questo
utilizzando il nuovo sistema non si
presenta perché la radiofrequenza riscalda
contemporaneamente tutte le parti del
prodotto ad una temperatura non superiore agli
80°C, facendo sì che l’acqua evapori
dal prodotto c on il comportamento di un gas e non
per azione capillare.
La pompa di calore chimica si propone
come una delle potenziali tecnologie per l’utilizzo in
modo efficace dell’energia in vari
processi industriali. Tra i processi industriali questa unità
può essere efficacemente utilizzata in
operazioni come distillazione, evaporazione ed
essiccazione.
La principale caratteristica di una
pompa di calore chimica consiste nella sua capacità di
immagazzinare energia termica
sottoforma di energia chimica attraverso una reazione
endotermica, con il conseguente
rilascio a diversi livelli di temperatura tramite reazioni
esotermiche. Una pompa di calore
chimica sfrutta, in linea di principio, due reazioni
chimiche che avvengono a diverse
temperature: la sequenza di reazioni serve per elevare
la temperatura dell’energia termica e
non per altri scopi come produzione di sostanze o
altro. In genere questi sistemi sono
composti da due unità principali: un reattore
endotermico, che riceve calore a bassa
temperatura, e un reattore esotermico, il quale
Lo sviluppo principale di questa pompa
di calore si è avuto nell’ambito della distillazione di
composti chimici: per esempio, si è
visto come sia possibile svolgere il processo di
deidrogenazione di i-propanolo e
idrogenazione di acetone; tuttavia ha trovato applicazione
anche nel campo dell’essiccazione in
cui una pompa di
calore chimica che utilizza CaO/H2O/Ca (OH)2 è stata accoppiata
con un asciugatore
convettivo per ottenere aria calda
utilizzando aria a temperatura ambiente. L’unità, oltre ad
essere utilizzata per aumentare la
temperatura dell’aria, ha permesso anche la
deumidificazione della stessa,
caratteristica molto importante per una buona essiccazione
In uno studio è stato verificato per l’appunto
che un sistema di
idratazione/disidratazione basato sull’ossido
di calcio risulta essere una tecnologia adatta
per il processo di asciugatura dal
punto di vista del livello di temperatura che raggiunge, la
sicurezza e la corrosione dell’impianto.
Vi sono stati studi sull’utilizzo di
questa pompa accoppiata ad un asciugatore anche per
l’essiccazione di materiale
ingombrante come la corteccia e il legname, tuttavia può
essere adatto a qualsiasi
processo essiccativo, in particolare quello di carta e cellulosa.
Pompa di calore termoacustica
Una pompa di calore termoacustica è
una nuova tecnologia che va ad affiancarsi nei
processi di distillazione, alle pompe
a compressione di vapore e apre nuove prospettive alla refrigerazione classica..
Il processo di distillazione è un
processo molto inefficiente dal punto di vista termodinamico
poiché il calore fornito è utilizzato
per portare ad ebollizione una miscela di liquidi, per poi
venire rilasciato durante la
condensazione ad una temperatura inferiore rispetto a quella a
cui è stato fornito. Il calore di
condensazione poi può essere riutilizzato nella stessa
colonna di distillazione innalzando la
sua temperatura con una pompa di calore, affinché
possa essere riutilizzato nella
successiva distillazione.
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Una pompa di calore termoacustica è in
grado, in questo contesto, di innalzare la
temperatura oltre i 100°C in maniera
efficace; in f igura è mostrata l’applicazione di
questa pompa ad una colonna di distillazione.
Il motore della pompa è alimentato da un
generatore ad alta temperatura
(bruciatore) oppure da vapore ad alta pressione e
raffreddato dal flusso presente in
fondo alla colonna. La differenza di temperatura tra questi
due crea un’onda sonora intensa.
Questa onda sonora aziona la pompa di calore nella
parte inferiore dell’impianto. In
questo componente il calore del flusso della parte superiore
della colonna viene aggiornato a un
livello di temperatura sufficiente per riscaldare il flusso
Dal punto di vista termodinamico il
processo è rappresentato in maniera schematica in
Figura attraverso i processi di conversione tra il
calore e la potenza sonora. La quantità
totale di calore che viene fornita per
scaldare la colonna proviene da: la parte a bassa
temperatura del motore e il lato ad
alta temperatura della pompa di calore; la somma di
questi flussi di calore dovrebbe
essere molto più grande del calore in ingresso alla sorgente
ad alta temperatura (bruciatore).
I risparmi energetici che possono
essere realizzati con questa tecnologia dipendono
dall'efficienza dei processi di
conversione; questa a sua volta dipende dal livello di
temperatura del flusso di
fondo (ribollitore) e la differenza di temperatura nella colonna.
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