217 7.1 Stoccaggio dei fluidi in università, ospedali, enti di ricerca piccoli serbatoi, di qualche metro cubo, con scritto Azoto liquido . Esistono anche serbatoi criogenici portatili, di pochi litri, specie per gas medicali, come l ossigeno, o per usi di laboratorio, dal peso contenuto, al contrario delle pesanti bombole ad alta pressione. esempio 7.6 Calcolare il volume di metano liquido, stoccato al suo punto d ebollizione normale che bisogna rigassificare per ottenere 100000 Nm3 di metano gassoso. La densità del metano liquido al p.e.n. (punto di ebollizione normale) è di 422,62 kg/m3. Risoluzione Si ricorda che il normal metro cubo , Nm3, si riferisce alle condizioni normali , 0°C e 1,013 bar, alle quali il volume normale vale 22,414 L/mol = 22,414 m3/kmol. Per il metano, CH4, la massa molare vale 16,043 kg/kmol. Quindi la massa di metano da rigassificare è: 100000 m3 16,043 kg /kmol = 71576 kg 22,414 m3/kmol A cui corrisponde un volume di: 71576 kg = 169, 36 m3 422,62 kg /m3 Notare la notevole differenza tra il volume del liquido e quello del gas. Isolamento termico nei serbatoi criogenici La caratteristica essenziale dei serbatoi criogenici è l efficienza dell isolamento termico, in quanto il liquido evapora nella misura in cui il calore entra nel serbatoio. Con un buon isolamento l evaporazione può essere limitata mediamente all 1 5% del liquido al giorno. Più è grande il serbatoio, minore è la superficie esterna in rapporto al volume, minori saranno le perdite termiche per scambio con l ambiente e minore l evaporazione del liquido. La struttura di base è quella del vaso Dewar, concepita per minimizzare i tre possibili meccanismi di scambio termico, conduzione, convezione e irraggiamento. I serbatoi sono a doppia parete, con l intercapedine sotto vuoto (riduce la convezione) e riempita di materiale isolante (a bassa conduzione), generalmente perlite granulare (la perlite è un materiale di origine vulcanica che per trattamento termico è trasformata in granuli espansi a bassa densità e dal forte potere coibente); le pareti, sia quelle interne dell intercapedine sia quelle esterne, possono essere ricoperte di materiale riflettente, come fogli di alluminio, per ridurre l assorbimento di calore per irraggiamento. I materiali utilizzati per il serbatoio interno devono resistere alle basse temperature. Alcuni materiali metallici, tra cui gli acciai ferritici, presentano a temperature molto basse il fenomeno della transizione duttile-fragile, perdendo duttilità al di sotto di tali temperature; alcuni acciai inox e gli acciai al nichel, a struttura austenitica non presentano tale fenomeno e sono preferiti per il guscio interno. Anche l alluminio, il rame e le loro leghe sono utilizzabili alle basse temperature. Il guscio esterno può essere di materiali diversi, acciaio, cemento, ecc., a seconda delle tipologie e delle dimensioni (v. Fig. 7.16). 07a CAPITOLO_199-242_COLORE.indd 217 27/04/12 11.49
