Trasferimento di calore
Nel trasferimento di calore, l'energia termica viene trasferita da un sistema più caldo a uno più freddo a causa di una differenza di temperatura. Poiché il calore è una forma di energia, non può essere immagazzinato né scambiato, ma solo trasferito. Il termine comunemente usato «scambio di calore» è quindi colloquiale, ma non corretto dal punto di vista fisico.
Nell'ingegneria dei processi, il trasferimento di calore è un'operazione fondamentale. Esso determina i processi di riscaldamento, raffreddamento, essiccazione, reazione e regolazione della temperatura. Un trasferimento di calore mirato è un presupposto indispensabile per garantire la stabilità dei processi e la riproducibilità delle caratteristiche del prodotto.
Il trasferimento di calore avviene attraverso tre meccanismi fondamentali: conduzione, convezione e irraggiamento. Negli apparecchi tecnici questi meccanismi agiscono spesso contemporaneamente. La velocità di trasferimento del calore che ne risulta dipende dalle proprietà dei materiali, dalle condizioni del flusso, dalle superfici e dalle differenze di temperatura.
Nei miscelatori, nei reattori e negli essiccatori, il trasferimento di calore viene migliorato in modo mirato grazie al movimento del prodotto. Un buon flusso e un contatto intenso con le superfici riscaldate o raffreddate aumentano il trasporto di calore. Gli spazi morti e le zone di ristagno, invece, peggiorano notevolmente il trasferimento di calore.
La potenza termica trasferita può essere descritta in modo semplificato dalla seguente equazione:
Q_(dot) = U * A * ΔT
- Qdot è la potenza termica (W)
- U è il coefficiente di trasmissione termica (W/(m²·K))
- A è la superficie di scambio termico (m²)
- ΔT è la differenza di temperatura motrice (K)
Il trasferimento di calore è un criterio di progettazione fondamentale per gli apparecchi e gli impianti nell'industria chimica, alimentare, farmaceutica e delle materie plastiche.