Un’applicazione brevettata permette il raffreddamento degli apparati elettrici ed elettronici, utilizzando cambiamento di fase e gravità per la circolazione del fluido in un tubo ad anello, senza l’uso di compressore o pompa.
Sfruttando differenze di temperatura anche minime, i tubi di calore (heat pipe) possono trasferire grandi quantità di energia termica. Il fisico monzese Pier Maria Boria ha recentemente sviluppato un tubo di calore chiuso ad anello, che mette a sistema semplicità costruttiva e operativa con la superiore efficienza nel trasferimento del calore ottenuta dal cambiamento di fase del fluido termovettore.
La principale innovazione consiste nella configurazione ad anello del tubo di calore. La creazione di un ciclo di funzionamento alimentato dalla sola differenza di temperatura consente di dissipare interessanti quantità di calore, senza il bisogno di apparecchi per la movimentazione del fluido nel circuito, quindi con un significativo vantaggio energetico rispetto ad altri sistemi di raffreddamento alimentati con elettricità.
Raffreddamento gratuito
Gli apparati elettrici ed elettronici sono fra le principali applicazioni del tubo di calore chiuso ad anello. Nel caso di un quadro elettrico, ad esempio, l’installazione in campo è tecnicamente semplice: l’evaporatore è inserito nel vano da raffreddare, mentre il condensatore resta a contatto con l’aria esterna. La lamina metallica mediana permette di chiudere ermeticamente la fessura necessaria all’installazione, separando l’ambiente da raffreddare rispetto all’esterno.
Il contenuto ingombro trasversale e la configurazione modulare si prestano all’uso scalabile. L’installazione di 4 moduli del prototipo, al servizio di un quadro elettrico con profondità di 500 mm, permette di dissipare circa 1 kW.
I moduli non richiedono manutenzione, hanno una durata illimitata, non alterano il grado di protezione dell’apparecchio interessato e sono particolarmente indicati per atmosfere controllate, potenzialmente pericolose o bianche.
La configurazione ad anello del tubo, unita all’inclinazione delle candele (evaporatore inferiore, a contatto con la zona calda; condensatore superiore, a contatto con l’ambiente), consentono un ciclo continuo di trasformazioni, che si adatta automaticamente al carico, da vapore a liquido e viceversa. Il vapore più caldo sale nella parte alta della sezione tubiera, mentre il liquido più freddo scende per gravità occupando la parte inferiore. Si evita così la sovrapposizione fisica delle fasi, tipica dei tubi di calore con configurazione lineare, a vantaggio dell’efficienza del processo.
La portata del fluido è strettamente associata al rispettivo calore latente di evaporazione. A parità di potenza, le portate sono differenti e quindi possono richiedere l’adattamento del diametro dei tubi. Il tubo di calore ad anello si presta quindi a un’ampia gamma di varianti, per soddisfare numerose applicazioni anche grazie alla sua modularità, che ne permette l’uso in batteria per fronteggiare differenti necessità di raffreddamento. Nell’immagine un modulo con due candele evaporanti, progettato per dissipare il calore dei quadri elettrici.
