Punto di bolla

 

Il punto di bolla è un concetto essenziale nei circuiti di refrigerazione ed è cruciale anche per comprendere il comportamento dei gas. Di seguito viene fornita una definizione di cosa consiste e alcune delle sue applicazioni più importanti.

Cos’è il punto di bolla?

Il punto di bolla, o punto di pressione della bolla, è la pressione alla quale appare la prima bolla di gas quando la pressione su un fluido all’interno di un campione specifico viene ridotta. Questo punto di bolla viene solitamente misurato attraverso un test controllato. Serve a determinare la pressione alla quale un flusso continuo composto da bolle attraversa un filtro bagnato dopo aver subito una pressione di gas.

Procedura per il test del punto di bolla

Per eseguire un test del punto di bolla, si applica il gas a un lato del filtro bagnato. Allo stesso tempo, il tubo dell’acqua sotto il filtro deve essere immerso in acqua all’interno di un contenitore. Questo filtro deve essere pre-bagnato in modo uniforme affinché l’acqua possa penetrare in tutti gli spazi del filtro.

Quando si applica pressione su un lato della membrana, il gas introdotto si dissolve nell’acqua. La dissoluzione avviene in una misura determinata dalla solubilità del gas nell’acqua. Nel punto di uscita del filtro, la pressione sarà inferiore, il che significa che il gas nell’acqua a valle verrà infine espulso dalla soluzione. Man mano che la pressione del gas a monte aumenta, il flusso a valle aumenterà proporzionalmente. Alla fine, la pressione sarà sufficientemente alta da spostare l’acqua dai percorsi con il maggiore flusso d’aria.

Il risultato di questo processo è un flusso di bolle che esce dal tubo immerso. Questa pressione è precisamente ciò che viene definito come punto di bolla. Pertanto, il punto di bolla viene solitamente utilizzato per filtrare l’acqua utilizzando membrane idrofobiche. Il punto di bolla del filtro viene raggiunto quando le bolle vengono prodotte a un ritmo costante. Queste applicazioni sono particolarmente importanti nei sistemi di ventilazione e filtrazione.

A cosa serve il metodo della pressione di bolla?

Come accennato, il punto di bolla è il metodo più utilizzato per determinare la dimensione dei pori di un filtro. Il principio su cui si basa è che, per un determinato fluido e una dimensione dei pori costante sotto condizioni di bagnatura, la pressione richiesta affinché le bolle d’aria penetrino attraverso un poro è inversamente proporzionale alla dimensione dell’apertura del poro.

In questo contesto, entra in gioco anche la capillarità, che determina l’altezza di una colonna d’acqua in un contenitore capillare in proporzione diretta alla dimensione del capillare. Pertanto, la forza di tensione superficiale che trattiene l’acqua nell’area capillare fa sì che la colonna si alzi quando il diametro del poro diminuisce.

Come si determina la dimensione dei pori?

Nei vari test eseguiti, la dimensione dei pori può essere determinata bagnando un elemento con il fluido. È inoltre necessario misurare la pressione alla quale appare un flusso di bolle da una superficie all’esterno dell’elemento.

Vantaggi della misurazione del punto di bolla

Il test di misurazione del punto di bolla offre diversi vantaggi; con questo test, è possibile eseguire test non distruttivi. Infatti, questo tipo di test evita la contaminazione dei filtri e fornisce informazioni sulla loro integrità.

Dispositivi per la misurazione del punto di bolla

Attualmente, esistono strumenti progettati specificamente per misurare il punto di bolla e fornire un valore della dimensione del poro più grande. Questo punto è noto come primo punto di bolla e ha generalmente applicazioni nella separazione e filtrazione di elementi. Una definizione tecnica del punto di bolla è la prima pressione alla quale viene rilevato un flusso continuo di bolle di gas.

In futuro, non si esclude che software e vari strumenti possano essere utilizzati per determinare il primo punto di bolla in modo automatizzato e preciso. Infatti, alcuni strumenti già oggi raggiungono questo obiettivo con maggiore o minore precisione. Va sottolineato che il primo punto di bolla ha un’importanza particolare, essendo fondamentale in campi come la filtrazione o quando è necessario trattenere determinati soluti. Questi dispositivi possono fornire valori precisi del primo punto di bolla misurato. Pertanto, tali dispositivi vengono sempre più utilizzati nei processi di qualità di diverse industrie. Trovano inoltre applicazione nella R&S per il miglioramento dei processi di produzione dei materiali filtranti.

Storia del metodo del punto di bolla

Il metodo del punto di bolla è noto anche con l’acronimo inglese (BP). È un metodo sviluppato dai ricercatori Henke e Wang. In questo metodo, ogni interazione viene calcolata utilizzando diversi valori di temperatura in varie fasi. A tal fine, vengono utilizzate equazioni che descrivono e definiscono il comportamento del punto di bolla. Nel metodo del punto di bolla, tutte le equazioni vengono risolte in sequenza. Tuttavia, durante il processo di calcolo, le equazioni di bilancio materiale vengono escluse. Queste equazioni vengono risolte separatamente per ciascun componente utilizzando il metodo della matrice tridiagonale.

Scorrimento della temperatura del refrigerante e punto di bolla

Un altro aspetto chiave per comprendere il concetto di punto di bolla è lo scorrimento della temperatura del refrigerante. Questo scorrimento determina la relazione tra le tabelle di pressione e temperatura. Per comprenderlo meglio, è necessario approfondire il termine “scorrimento”.

Innanzitutto, va notato che lo scorrimento si verifica perché i diversi gas in una miscela di refrigerante possono avere comportamenti e temperature di ebollizione variabili. Ciò provoca differenze nelle composizioni in fase liquida o vapore all’interno di un sistema chiuso.

Di conseguenza, i gas con un comportamento più volatile evaporano per primi. Ciò fa aumentare la temperatura di ebollizione nella fase liquida mentre il prodotto evapora.

Infine, il punto di bolla è la temperatura alla quale appare la prima bolla in un liquido che inizia a bollire, mentre il punto di rugiada è la temperatura alla quale appare la prima goccia di liquido nei vapori che iniziano il loro processo di condensazione.