Calcolo di uno scambiatore di calore
Il calcolo di uno scambiatore di calore è un esercizio piuttosto semplice tutto sommato, in pratica si tratta di applicare una formula matematica con una serie di dati e di coefficienti, che la bibliografia ci rende abbastanza facilmente.
Ovviamente questo se ci limitiamo al calcolo della superficie di scambio necesaria per un certo tipo di lavoro termico.
Per l’effettivo dimensionamento di uno scambiatore di calore intervengono poi una serie di fattori
- tipologia costruttiva
- condizioni limite di progetto
- flussi termici interni
- turbolenze
- ecc…
Questi fattori determinano il dimensionamento vero e proprio dello scambiatore, diventando così la vera e propria essenza della progettazione.
Non voglio in questa sede dilungarmi in un trattato complesso, ma volevo riassumere alcuni concetti fondamentali relativi al calore, alla sua trasmissione ed al dimensionamento basilare di uno scambiatore di calore.
Di seguito alcuni estratti del documento che potete tranquillamente scaricare.
LA TRASMISSIONE DEL CALORE
GENERALITÀ
Allorché si abbiano due corpi a differenti temperature, la temperatura del corpo più caldo diminuisce, mentre la temperatura di quello più freddo aumenta. La progressiva riduzione della differenza di temperatura deve essere ricondotta a uno scambio di energia, scambio che persiste finché esiste la differenza di tem-peratura, ovvero quando si raggiunge l’equilibrio termico. Quando il trasferi-mento di energia avviene solo a causa di una differenza di temperatura e non viene fatto nessun lavoro dalla oppure sulla sostanza, esso è trattato da una scienza che prende il nome di trasmissione del calore. La trasmissione del calo-re è in sostanza energia che viene trasmessa in conseguenza di una differenza(gradiente) di temperatura ∆T. Questo trasferimento di energia viene espresso come quantità di calore q tra-smessa nell’unità di tempo t; è un flusso di calore e prende il nome di flusso ter-mico Q = q/t e si misura in W, dal momento che 1 J/s equivale ad 1 W; Q è per-ciò una potenza termica. Il trasferimento di energia si realizza in tre modi:
• conduzione: quando il trasferimento di calore, prodotto dal gradiente di temperatura, avviene in un corpo solido oppure in un fluido in quiete;
• convezione: si tratta invece del trasferimento di calore che avviene tra una superficie ed un fluido in movimento dotati di temperature diverse;
• irraggiamento: tutte le superfici che si trovano ad una data temperatura emettono energia sotto forma di onde elettromagnetiche. Perciò, in assenza di un mezzo situato tra di esse, il calore tra le due superfici, a diversa temperatura viene trasferito per solo irraggiamento.
Quasi sempre queste forme di trasmissione coesistono.
QUANTITÀ DI CALORE
La quantità di calore, contenuto in un gas liquido, o in un corpo, in genere è:
q = cp• m •∆T
dove si indica con:
• q= la quantità di calore, in J
• cp= la capacità termica massica a pressione costante,in J/(kg •K)
• m= la massa del corpo, in kg∆T= la differenza di temperatura, in K
…………………………………………………….
PROGETTO DELLO SCAMBIATORE
Per progettare uno scambiatore bisogna correlare la quantità di calore trasmesso nell’unità di tempo Q con le temperature di ingresso e di uscita dei due fluidi l’area A della superficie totale richiesta per quel dato scambio termico.
Tramite l’equazione di bilancio energetico di sistemi aperti al fluido caldo (pedice c) e al fluido freddo (pedice f), caratterizzati dalla portata in massa m c ed mf si possono ottenere due di queste espressioni.
L’equazione del bilancio energetico, scritta in termini di flusso termico e tramite le entalpie in uscita ( pedice 2) e in ingresso ( pedice 1) dei due fluidi è:
Q = m ( h2 – h1)
Ricordando che, per un gas perfetto l’entalpia espressa in funzione della temperatura è:
h = c p • T
abbiamo una prima equazione relativa al fluido freddo, ovvero il flusso Q che entra nel fluido freddo, facendone aumentare la temperatura, è:
Q = mf • c pf • ( t f2 – t f1) (1)
essendo c pf la capacità termica massica del fluido freddo.
Ma la sottrazione del flusso termico Q, fa diminuire la temperatura del fluido caldo dal valore di ingresso t c1 al valore di uscita tc 2 e quindi l’equazione per il flusso caldo è:
Q = mc • c pc• ( t c1 – t c 2)
essendo c pc la capacità termica massica del fluido caldo.
Noto il gradiente termico, oppure calcolato in base alle equazioni di bilancio sopra citate, si procede al dimensionamento dell’area A della superficie di scambio, con un’equazione che lega il calore trasmesso nell’unità di tempo Q tra i due
fluidi con l’area A e la differenza media di temperatura ΔTm dei due fluidi.
Q =U ·A ·ΔTm
Il legame tra il flusso termico Q ed il prodotto dell’area A per la differenza media di temperatura è espresso dal coefficiente globale di scambio U, che viene determinato empiricamente.
Calcolo di uno scambiatore di calore
Commenti
261 risposte a “Calcolo di uno scambiatore di calore”
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sono una laureanda in ingegneria gestionale impegnata con la progettazione di uno sdc a fascio tubiero.Ho trovato questo sito ben fatto e di facile comprensione. ed anche se nn ho risolto i miei problemi di progettazioneper la mia tesina, mi avete permesso di verificare parte della mia preparazione con gli esempi. peccato che abbiate fissato a priori il coeff. globale di scambio…io devo calcolare proprio quello. arrivederci
gent.ma Marilena,
il coefficiente di scambio è un dato intrinseco nel tipo di scambiatore di calore e nei fluidi che deve trattare.
Mi spiego meglio, nel caso di uno scambiatore a fascio tubiero che scambi acqua/acqua, tipicamente il coefficiente di scambio si aggira intorno a 1000/1200, uno scambiatore di calore a piastre per lo stesso servizio, avrà un coefficiente di scambio pari a 4000/4500 (in alcuni casi anche più spinto).
Ci sono dei valori tipici per le varie tipologie di scambiatore di calore, che si possono trovare in letteratura. Nel caso di scambiatori con know-how proprietario (come nel caso ad esempio dei piastre o degli spirale), questi valori vengono determinati dal progettista dell’apparecchio, in base ai propri calcoli, spesso verificati sul campo.
Sono laureata in chimica Industriale e lavoro come tecnologa di processo presso Isab Energy. Ho bisogno di sapere come posso calcolare la diminuizione di efficenza per sporcamento di uno scambiatore a piastre. Grazie
Gent.ma Francesca,
è piuttosto difficile dare una risposta precisa alla sua domanda, in quanto è difficile valutare lo sporcamento di uno scambiatore a piastre. Lo sporcamento spesso non è generalizzato su tutta la superficie, ma comunque va ad inficiare in primo luogo la portata dei fluidi, riducendo di fatto i coefficienti di scambio. La riduzione della capacità di scambio è legata poi allo strato di sporco che si deposita sulle piastre stesse, che riduce ulteriormente i coefficienti. Bisognerebbe in primo luogo poter valutare la diminuzione di portata causata dall’intasamento dello scambiatore e sioftware di calolo alla mano fare delle interpolazioni e delle verifiche di performance.
Sono un laureando in ingegneria e sto realizzando un lavoro per l’installazione di un impianto solare termico in un centro sportivo. La mia domanda riguarda i serbatoi di accumulo e gli scambiatori. Volevo sapere come posso dimensionarli per il mio impianto per arrivare ad avere una capacità per il serbatoio e per avere una potenza necessaria per lo scambiatore.
Gentile Roberto,
per poter dimensionare il tutto, bisogna partire dalla potenzialità richiesta, basata sul numero di docce e/o servizi da “servire”.
la parte relativa alle valutazioni sulle potenzialità richieste l’ho già realizzata, volevo più precisamente sapere se esistono valori di riferimento per il loro dimensionamento, ad esempio per lo scambiatore una potenza per metro quadro di campo solare installato. Grazie.
Purtroppo non ho valori legati ai pannelli solari.
Posso darle dei valori di coeficiente globale di scambio termico per scambiatori acqua/acqua, con i quali determinare le superfici necessarie a livello di scambio termico.
Salve,
sono uno studente di un ITIS di Termotecnica, e sto trattando i valori del coefficiente “K” (Trasmissione globale) che nel mio caso specifico di una sezione di muratura è K=1/R dove R è la resistenza termica, da questo deriva che minore è il K è migliore è l’isolamento ottenuto giusto? Però mi sembra strano che in una muratura a 3 strati che ho progettato il K mi venga 0,006 (W/K°m^2) circa, poichè ho visto valori totalmente diversi che si aggirano anche intorno al 1000 nelle vostre schede (sarà perchè si considera in particolare il fenomeno convettivo tra 2 fluidi? ES. Acqua-Olio). Vi sarei grato se mi chiariste!
Buongiorno Davide,
il coefficiente è praticamente lo stesso “tipo” di valore.
Solo che negli scambiatori “deve” essere il più alto possibile, per favorire lo scambio termico. Nelle pareti e negli isolanti, si cerca esattamente l’opposto, allo scopo di non far “scappare” il calore o il freddo che si è prodotto all’interno.
Sul Manuale del Termotecnico di Nicola Rossi (ed. Hoepli), puoi trovare una ampia trattazione dedicata all’argomento, con valori tipici di trasmissione del calore.
Grazie per la sua risposta più che esaustiva, ultimamente ho trattato anche uno scambiatore di calore a scopo didattico e ho notato quello che lei dice, tuttavia la mia domanda si riferiva all’ordine di grandezza del valore da me trovato che mi sembrava eccessivamente basso. Ho fatto ricerche su internet e sembra che i “K” siano vicino all’ordine dei decimi (ES: 0,4-0,5 ecc…) mentre io ho il valore 0,0058 che mi sembra troppo basso! Una coibentazione quasi perfetta! Cosa ne pensa?
In effetti è un valore estremamente basso, dai vari manuali si ricavano valori più elevati, ma i materiali di costruzione in campo edile, stanno cambiando rapidamente, cedendo il posto a strutture composite (composte da diversi materiali).
provi a dare un occhio a queso link:
http://groups.google.it/group/it.hobby.fai-da-te/browse_thread/thread/a72b21ff4fe89b6c
La ringrazio, è stato davvero utile. Ma precisamente di cosa vi occupate? Io sono affascinato da questo ramo della fisica-impianti, in particolar modo dai pannelli solari ai fotovoltaici.
Riscaldamento, raffreddamento, termoregolazione, termostatazione, recupero energetico, nei processi produttivi industriali.
Grazie a lei.
Buongiorno,
Sono un ing. meccanico e mi trovo a dovere affrontare il seguente problema: dovrei effettuare la verifica dati di uno scambiatore già progettato da una ditta esterna con un software (HTRI) e stavo cercando di pervenire ai medesimi risultati con metodi “manuali” (foglio excel e pazienza). Mi saprebbe consigliare il metodo più preciso o cmq quello che mi potrebbe permettere di arrivare a risultati identici a quelli di HTRI?
Grazie
Gent.mo Gianni,
HTRI è un ottimo software per calcolare scambiatori di calore.
oltretutto se non erro è possibile impostare geometrie e caratteristiche meccaniche dello scambiatore.
Per arrivare ai medesimi risultati, si tratta di inserire in un foglio di excel una serie di formule, che può trovare qui.
Il difficile è che bisogna inserire dei valori di coefficienti di scambio termico, che non credo HTRI renda visibili sui propri layout.
Egr. Sig. Biolchi, sono perito meccanico, ma da molti anni non utilizzo le nozioni di temodinamica studiate ai tempi della scuola. Ho trovato le sue informazioni molto dettatagliate e semplici da capire.Io dovrei calcolare la dimensione degli attacchi di ingresso e uscita del fluido di scambio, in uno scambiatore di calore acqua-gas a fascio tubiero.Saprebbe indicarmi qualè la formula per riuscire a determinare il diametro?
la ringrazio anticipatamente. distinti saluti.
Buongiorno Daniele,
più che di una formula direi che è importante stabilire la velocità massima alla quale far “viaggiare” i fluidi nelle connessioni.
Nel caso di acqua, si assume normalmente una velocità massima nelle tubazioni inferiore ai 2-2,5 m/sec, velocità oltre la quale si entra in regime di moto turbolento, con problemi di perdite di carico fuori controllo ecc…
Solitamente ci si tiene al di sotto di questi valori, soprattutto considerando i risparmi in energia di pompaggio dovuti alle perdite di carico.
Nel caso specifico di connessioni per uno scambiatore di calore, il discorso è diverso.
Mi spiego meglio facendo un esempio:
negli scambiatori a piastre si accetta senza alcun problema una velocità del fluido (parlo di acqua) fino anche a 6 m/sec, nei bocchelli, in quanto subito a valle, ovvero all’interno dello scambiatore tale valore precipita riportandosi a valori adeguati allo scambio termico, a monte sicuramente ci sarà una riduzione, dal diametro della tubazione al diametro del bocchello.
Sempre negli scambiatori a piastre, nel caso di pacchi piastre con numero di piastre elevato, tali valori aiutano il fluido a distribuirsi al meglio lungo tutto il pacco.
Nel caso degli scambiatori a fascio tubiero, questo concetto è meno esasperato, ma resta comunque valido, faccia attenzione che entrando radialmente nel fascio tubiero dal mantello, l’acqua che sbatte sui tubi a velocità elevata (se contenesse solidi sospesi) potrebbe dare origine a problemi di erosione.
Mi scusi la risposta lunga, ma il quesito merita un po di approfondimento.
Buona giornata
Buongiorno, sono una ragazza scritta in ingegneria meccanica, vorrei chiedervi se gentilmente potreste aiutarmi a realizzare un progetto sullo scambiatore assegnatomi dal Professore, è richiesto l’uso di un software CES(Cambridge Engineering Selector).
Grazie mille.
Buongiorno Marinella,
non conosco il software da lei citato, su questo non riesco quindi ad aiutarla.
Abbiamo dei software proprietari per il calcolo di scambiatori di calore a piastre, oppure posso consigliarle della manualistica, anche se probabilmente ha già dei riferimenti in merito.
Rimango a sua disposizione…buona serata.
Buongiorno
Sono laureando di architettura e sto progettando insieme ai miei colleghi di tesi un impianto di cogenerazione e teleriscaldamento per un quartiere avellinese per 16000 abitanti e circa 2.500.000 di metri cubi con attività miste uffici, commercio, scuole, e attrezzature sportive. Il nostro è un progetto preliminare con stima approssimativa dei costi. Ipotizziamo che le dispersioni termiche degli edifici siano ridotte al minimo. Potreste, per cortesia, indirizzarmi nella giusta direzione o almeno indicarmi l’ordine di grandezza dell’impianto poiche siamo un po impantanati in quanto i valori che ci derivano dai calcoli sono completamente diversi tra loro. Inoltre confrontandoci con gli impianti realizzati o in via di realizzazione ci troviamo con valori diversi.
Nel salutarvi mi voglio complimentare con voi per tutto, per il sito e per la vostra professionalità.
Buongiorno Francesco,
complimenti per il progetto, che direi quanto meno impegnativo.
Una valutazione precisa è piuttosto complicata, ma potrei suggerirle un metodo chiamiamolo per così dire empirico, che però è abbastanza efficace.
Dovendo fare una valutazione delle calorie complessive necessarie, potrebbe partire dal numero di unità abitative, consideri che per legge la potenzialità massima delle caldaie senza necessità di conduzione, deve essere 29.000 Kcal/h, di conseguenza mediamente nelle abitazioni vengono installate caldaiette murali che al massimo raggiungono tale potenzialità.
Stimando il numero di abitazioni che dovreste servire, potreste basarvi su questo semplice dato per avere un ordine di grandezza.
Chiaramente nella realtà il calcolo potrà essere esuberante (causa un certo numero di abitazioni che necessita di minor potenzialità termica), ma a quel punto la potenza in eccesso potrà servire per altre utenze.
In questo calcolo non sto considerando gli utenti “industriali/commerciali”, che hanno un altro tipo di necessità, che però solitamente viene delineata a priori.
Spero di esservi stato di aiuto nel mio piccolo.
ps.: grazie per il complimenti.
Buona sera,
sono un impiantista e devo calcolare il diametro della tubazione che alimenta uno scambiatore di calore con il primario a vapore,volevo sapere quale puo’ essere la giusta velocita’ di attraversamento del fascio tubiero per avere un buon rendimento di scambio???
grazie
Buongiorno Franco,
a questo link, può trovare una tabella relativa alle portate massiche di vapore, alle varie pressioni, correlate al diametro della tubazione.
Immagino che sia questa l’informazione che le serve.
Per lo scambiatore, solitamente quando è alimentato a vapore, funziona a condensazione, ovvero il vapore che arriva al fascio tubiero cede il calore per condensazionen (calore latente), la condensa viene poi scaricata tramite un apposito scaricatore.
A volte si sfrutta anche il sottoraffreddamento delle condense, come calore sensibile.
Spero di essere stato utile.
Buonasera,
sono uno studente laureando e per completare la mia tesi devo dimensionare un boiler a doppio serpentino che consenta la produzione di acqua calda (95°C).
E’ possibile sapere se sono disponibili (e nel caso quali sono) le formule dedicate al dimensionamento di questi boiler?
Io al massimo ho come riferimento la norma uni9182, ma riguarda il calcolo del boiler ad un solo serpentino..
Grazie della cortese attenzione,
Distinti Saluti.
Buongiorno, vorrei sapere se esiste una formula per calcolare precisamente le dispersioni termiche di uno scambiatore di calore a piastre.
Grazie
Buongiorno Andrea,
direi che non esiste una formula dedicata, si possono utilizzare le classiche formule per il calcolo di dispersioni, considerandolo una sorta di recipiente parallelepipedo.
Da calcoli fatti per gli impianti di teleriscaldamento, i valori di dispersione sono praticamente insignificanti.
Spesso la coibentazione ha più una necessità di prevenzione infortuni (scottature, gelo).
Buongiorno,
può utilizzare le formule per il calcolo di scambiatori di calore a fascio tubiero, dove lato mantello avrà un fluido che si muove per convezione e non per circolazione forzata.
provi a guardare se può essere di aiuto
Buongiorno,
vi scrivo sempre per sapere se esiste qualche formula dedicata per il calcolo del boiler a doppio serpentino, considerando che ancora non mi è stato risposto..
il fatto è che dopo la mia domanda c’è stato un altro Andrea che ne ha postata una diversa (vedi sopra)..
Distinti Saluti
oopps, la sua risposta e scivolata dopo un’altra a non se ne capisce il legame…
Buongiorno,
può utilizzare le formule per il calcolo di scambiatori di calore a fascio tubiero, dove lato mantello avrà un fluido che si muove per convezione e non per circolazione forzata.
provi a guardare se può essere di aiuto
Buonasera,
sono stato incaricato di calcolare la potenza di scambio di uno scambiatore di calore acqua/acqua a fascio tubiero in rame, che è inserito in un impianto il cui generatore è un termocamino. Desiderei avere da Lei delle indicazioni pratiche quali una formula oppure della bibliografia che possano mettermi in condizioni di poter calcolare teoricamente la potenza resa all’acqua.
Come riferimento conosco la potenza resa all’acqua dal termocamino, la temperatura di ingresso ed uscita dal termocamino e la quantità dell’acqua.
In attesa la ringrazio e distintamente saluto.
Provi a vedere questo link
Cordiali saluti e buon lavoro.
Buonasera sono un appassionato di pannelli solari termici vorrei sapere per un impianto acqua sanitaria composto da 4 metri di pannelli e un serbatoio da 300 litri da quanti KW deve essere uno scambiatore a piastre.
Buongiorno Bruno,
Bisognerebbe partire dalla scheda tecnica dei pannelli, per capire la produzione in KW degli stessi.
Mi faccia sapere che le do una risposta.
Buona giornata,
Mi scuso sig.Biolchi non avevo visto la risposta e le ho riscritto mi procuro i dati dei pannelli e le faccio sapere.
Buona sera sig. Biolchi mi e’ arrivato il fax coi dati tecnici dei pannelli in inglese perche’ sono prodotti in Grecia. Area assorbente 2,33metri2, Efficenza istantanea assorbitore 0,75. Qa=5,76w(m2k),Capacita’termica effettiva 27,2kj/k, Costante di tempo 62,3s.Il fax non e’ molto leggibile e ho tradotto io mi faccia sapere cortesemente se manca qualche dato.
Buongiorno sig. Biolchi,
potrebbe darmi una indicazione su come procedere per il dimensionamento di una serpentina (in cui scorre olio diatermico) per scaldare una vasca contenente bitume a cielo aperto.
Posso considerare
m(bitume)*cp(bitume)*DT(bitume)/tempo(fissato)=U*A*DTm(le temperature le fisso)
dalla quale ricavo A quindi raggio e lunghezza della serpentina (non considerando che la vasca è a cielo aperto)?
In caso dove posso trovare quanto vale U?
La pompa per far muovere l’olio nella serpentina che portata deve avere per fare in modo che l’olio in uscita non abbia temperatura inferiore a quella da me fissata?
Grazie
Buongiorno Felice,
a livello di coefficiente di scambio può utilizzare un valore
U= 45 Kcal/h∙m²∙°C (si tenga un po di margine)
e’ un valore che utilizziamo per il calcolo di scambiatori ad immersione, per applicazioni similari.
Solitamente sull’olio diatermico si lavora con salti di temperatura dettati dalla caldaia, di conseguenza, con la potenzialità termica da fornire, mediante formula inversa, può trovare la portata di olio adeguata.
Consideri che solitamente i salti termici variano da 20 a 40/50°C (Lato olio)
Salve,
sono uno studente di Ing. Gestionale che sta svolgendo il tirocinio per un azienda produttrice di capsule per il confezionamento di alimenti ecc…
Questa azienda utilizza un termoreattore per bruciare i solventi,per autocombustione,in modo tale da non immettere nell atmosfera sostanze nocive.
Si è pensato di recuperare i fumi dal camino per riscaldare\raffreddare una porzione dello stabilimento.La temperatura all`uscita e all`incirca di 150°C
le portate variano fino ad un massimo di 30000 Nm3/h.Vorrei dunque capire quale sia la migliore soluzione per effettuare tale recupero energetico..essendo
un ragazzo alle prime esperienze sto trovando molte difficoltà in questo studio…ringranzio anticipatamente e infinitamente chiunque di voi mi possa illuminare..
salve,
dovrei progettare un forno a legna trasportabile.
per dimensionare le pareti esterne sto usando le formule della fisica tecnica. però non riesco a sapere e nemmeno a trovare la potenza termica di un forno a legna di spessore 6 cm e diametro 110cm.
lei mi può aiutare?
Buongiorno Simone,
SOno spiacente di non poterla aiutare in questo caso specifico, le auguro buona giornata.
Salve!
Dovrei integrare l’impianto di riscaldamento di una piscina coperta di 175 mc, con una batteria solare di 80 mq di pannelli sottovuoto.
l’acqua della piscina oggi viene riscaldata da una caldaia a metano di 80.000 kcal con scambiatore a fascio tubiero da 120.000 kcal, vorrei sapere se conviene sfruttare lo stesso scambiatore per l’integrazione solare!
la mia esigenza è riscaldare la piscina nei mesi più freddi dove la produzione del primario è a basse temperature, ovvero il mio scambiatore dovrebbe scambiare con i collettori solari anche a temperature basse, ovvero 35°C, al fine di mantenere l’acqua della piscina a 30°C!
capisco bene che il dimensionamento scientifico dello scambiatore è indispensabile, ma visto che la piscina è privata e ci sono pochi denari per effettuare modifiche sostanziali all’impianto di riscaldamento stò cedercando di effettuare modifiche a piccoli passi, per questo nasce l’esigenza di capire se lo scambiatore presente momentaneamente può essere sfruttato anche per l’integrazione solare!
Al fine di prevedere uno scambiatore nuovo, qualè il più efficente per effettuare uno scambio termico a basse temperature? a piastre o a fasci tubieri o altro?
Grazie anticipatamente!
Saluti Geom. Nicolò Granà!
Per scambi con differenze di temperatura molto piccole, è sempre più vantaggioso uno scambiatore a piastre in controcorrente.
Buona giornata
buongiorno sono benvenuto da Aosta sono proprietraio di 1 pizzeria e vorrei canalizzare il calore proveniente dal forno a legna nell’impianto di riscaldamento. cosa ne pensa si puo fare?
Si tratterebbe di installare uno scambiatore a tubi alettati nella canna fumaria.
E’ una modifica da realizzare con attenzione, in quanto bisogna verificare prima dimensioni e tiraggio della stessa, in modo da non comprometterne la funzionalità con l’inserimento dello scambiatore.
sono sempre BENVENUTO…. io pensavo a qualcosa sulla volta del forno non è possibile? secondo lei con la sua soluzione si ottengono risultati che giustifichino la spesa e voi realizzate qualcosa utile al mio caso? magari possiamo approfondire la cosa direttamnete io sarei abb interessato grazie
Buongiorno Benvenuto,
scusi il ritardo, ma è un periodo piuttosto “preso”.
Ci possiamo sentire ai primi di gennaio quando riprenderemo l’attività.
Le auguro nel frattempo buone feste.
Salve,
sono uno studente di Ing. Gestionale che sta svolgendo il tirocinio per un azienda produttrice di capsule per il confezionamento di alimenti ecc…
Questa azienda utilizza un termoreattore per bruciare i solventi,per autocombustione,in modo tale da non immettere nell atmosfera sostanze nocive.
Si è pensato di recuperare i fumi dal camino per riscaldare\raffreddare una porzione dello stabilimento.La temperatura all`uscita e all`incirca di 150°C
le portate variano fino ad un massimo di 30000 Nm3/h.Vorrei dunque capire quale sia la migliore soluzione per effettuare tale recupero energetico..essendo
un ragazzo alle prime esperienze sto trovando molte difficoltà in questo studio…ringranzio anticipatamente e infinitamente chiunque di voi mi possa illuminare..
Buongiorno Marco,
Mi scuso per non aver risposto prima.
L’applicazione può essere interessante, in quanto c’è in gioco una buona quantità di calore.
Solitamente per queste applicazioni, si possono utilizzare scambiatori a tubi alettati, da inserire nel flusso dei fumi caldi. All’interno dei tubi ovviamente passerà l’acqua (o l’olio diatermico), per il riscaldamento.
Il tutto va dimensionato adeguatamente, facendo attenzione alla natura dei fumi, a livello di compatibilità con i materiali dello scambiatore (corrosione ecc…).
L’ideale sarebbe sentire un consulente per verificare la tipologia di realizzazione, in quanto deve essere valutata la quantità di calore che si recupera e la quantità di calore che serve per il riscaldamento.
Cordialmente la saluto,
Valter
buon pomeriggio!
sono uno studente dell ‘industriale,frequento il quinto chimica.mi servirebbero i vari controlli da inserire in uno schema d’impianto di scambiatore di calore.se mi rispondete mi fate un enorme favore,oppure se mi dareste qualche link dove posso trovarli.grazie
Buongiorno Mattia,
mi può dare maggiori dettagli sul tipo di installazione? sarebbe utile capire se lo scambiatore è installato in riscaldamento o raffreddamento e con quale tipo di fluidi.
Le spiego, in caso di riscaldamento a vapore, la strumentazione è diversa rispetto ad un raffreddamento con acqua.
Rimango in attesa di un suo riscontro e le auguro una buona giornata.
salve sono un geometra mi è stata fatta richiesta da parte di un parente pizzaiolo se fosse possibile piazzare sulla testa del forno a legna uno scambiatore di calore per poter riscaldare almeno 1000 l di acqua per uso aziendale visto che che ci sono 2 piani da riscaldare adibiti a sale inoltre collegare al boiler di 1000l un pannello solare ad intergrazione del forno a legna domanda potrebbe essere un lmpianto fattibile che dimensioni potrebbe avera lo scambiatore grazie
Mi sa che mi devo mettere a costruire scambiatori per forni/pizza…
onestamente non ho idee in proposito perchè non ho l’esperienza di applicazioni simili.
sicuramente potrebbe essere interessante recuperare un po di calore dalla volta del forno, si dovrebbe piazzare uno scambiatore a serpentino (tipo quelli dei termocamini), in quella zona.
Per le dimensioni, diciamo che quanto è più grande quanto più calore raccoglie.
Bisogna stare attenti alla circolazione dell’acqua, perchè se troppo bassa potrebbe vaporizzare e mettere tutto in pressione, ci vorrebbero dei ssitemi di sicurezza adeguati ovviamente.
Buongiorno, devo dimensionare uno scambiatore aria aria a correnti incrociate, tubi lisci in alluminio sp.1, velocità dell’aria nei tubi pari a 10m/s. Il valore di 33 kCal/mh°C per il coefficiente k (funzione dei due coefficienti liminari e del rapporto s/landa)è, secondo lei, realistico? Inoltre può consigliarmi un programma di calcolo?
grazie anticipatamente
salve, complimenti per il sito. Ho il seguente problema: devo realizzare il raffreddamento di un motore garantendo una portata di 10 l/s di acqua. Le perdite dello scambiatore ammontano a 2,96 mH2o, se utilizzo dei tubi in acciaio da 2” di diametro per una lunghezza complessiva di 20 m (ho considerato anche le lunghezze equivalenti per raccordi,valvole, etc.) e considerando che il dislivello è di 4 m ce la faccio a garantire la portata? l’alimentazione è di 13,9 l/s alla pressione di 1,3 bar. grazie
Buongiorno,
non ho esperienza su recuperi o su scambiatori aria aria, per darle consigli attendibili.
Sono apparecchi abbastanza particolari, spesso customizzati.
Mi dispiace di non poterla aiutare.
Buongiorno Simona,
onestamente mi pare un po tirato a livello di perdite di carico.
provi a guardare il calcolo che allego e veda se le torna.
Gentile Sig.Valter Biolchi, avendo visto la cortesia e la competenza con cui ha risposto a numerose domande sugli scambiatori di calore in campi diversificati, Le sottopongo il mio quesito.
PREMESSA:sto verificando la possibilità di ridurre il consumo di metano del mio impianto di riscaldamento (caldaia modulante a condensazione 35 kW, impianto a radiatori molto surdimensionati come superficie:Tcaldaia mandata invernale max=65 C, Tcaldaia mandada autunno/primavera=45-50 C; regolazione temperatura su due livelli indipendenti:temperatura scorrevole di mandata caldaia in funzione della T esterna, regolazione della temperatura dei locali in cinque zone climatiche indipendenti tramite termostati di zona e valvole a due vie ON/OFF: la caldaia si arresta per raggiunta temperatura quando nessuna zona richiede calore).
Sto analizando la possibilita’ di INTEGRARE IL RISCALDAMENTO , in primavera e autunno, con pannelli SOLARI TERMICI.
Tutte le soluzioni che mi sono state proposte sono sostanziamente basate su due presupposti:
1)l’utilizzo di serbatoi di accumulo dotati di una serpentina di scambio termico in connessione con i pannelli, una serpentina in connessione con la caldaia per integrazione di calore all’accumulatore, una serpentina per la produzione di ACS
2) l’accumulatore, per cio’ che che riguarda l’integrazione del riscaldamento, è poi in tutte le soluzioni collegato al RITORNO della caldaia a condensazione (il che mi sembra un non senso ai fini della condensazione e quindi del rendimento di caldaia)
Nessuna soluzione prevede l’utilizzo di scambiatori a piastre per la separazione del circuito solare dall accumulatore: si rinuncia così ad un migliore sfruttamento del calore disponibile a bassi dT.
Tutti gli scambi termici son affidati a serpentini posti all interno dell accumulatore termico
SOLUZIONE altrenativa PROPOSTA
Poichè lo SCHEMA DI PROCESSO sopra descritto non mi sembra ottimale propongo in alternativa, ai fini di un maggior recupero di calore, lo schema seguente:
1) SCAMBIATORE A PIASTRE, (ottimizzato al meglio: controcorrente,tipi di piastre,superficie, ecc), di separazione del circuito termico solare (acqua e glicol) con l’accumulatore termico di calore ovvero il circuito termico caldaia (acqua). L obiettivo dovrebbe essere il massimo recupero di energia: fino all ultimo KW/ora disponibile lato solare sfruttando anche dT ridotti (mi rendo conto che in questo entra anche il dimensionamento complessivo dell’accumulatore termico: mi sia consentito al momento di sorvolare).
2)L’accumulatore di calore (ora non piu’ acumulatore / scambiatore) viene messo in collegamento diretto con il collettore di MANDATA della caldaia fin tanto che la temperatura dell accumulatore medesimo (parte alta) è superiore o eguale a quella scorrevole di mandata comunque prevista dalla caldaia istante per istante. La caldaia è esclusa dal processo (ma non dal sistema di controllo) e resta inattiva (mantiene al suo interno la temperatura scorrevole prevista).Il cotrollo di temperatura ambientale è in tal caso interamente demadato ai termostati di zona. Il ritorno dell’insieme dei radiatori è inviato alla parte bassa dell’ accumulatore di calore anzichè al collettore di ritorno caldaia.
3)Quando la temperatura dell accumulatore scendesse al disotto della temperatura scorrevole di caldaia, al momento richiesta, il flusso proveniente dall accumulatore viene deviato al collettore di RITORNO della caldaia; la caldaia integra i kW/ora necessari per mantenere la temeperatura scorrevole richiesta momento per momento dalle condizioni climatiche
4)Quando la temperatura della parte alta dell accumulatore di calore fosse scesa al di sotto della temperatura di ritorno dell impianto di riscaldamento l accumulatore di calore viene escluso dal circuito di integrazione riscaldamento (arresto pompa/e) e la caldaia funziona in totale assenza di integrazione solare. L accumulatore rimane collegato solo allo scambiatora a piastre che a sua volta è attivo solo in caso di sufficiente diferenza di temperatura tra pannelli ed accumulatore (parte bassa).
5)Per quanto riguarda l’ACS il problema mi sembra facilmente risolvibile nell accumulatore solare con uno specifico serpentino di preriscaldo dell acqua di acquedotto da immettere in un boiler ACS separato (attualmente esistente) già dotato di un proprio collegamento termico e di controllo con la caldaia.
OSSERVAZIONI
Sicuramente lo schema da me proposto richiede qualche complicazione impiantistica rispetto a quelli standard, complicazione che non mi sembra eccessiva (concettualmente solo due valvole a tre vie con funzionamento a fine corsa ed ovviamente qualche pompa aggiuntiva, di adeguata prevalenza per quanto riguarda lo scambiatore a piastre). Il problema reale penso sia invece il reperimento fisico del sistema di controllo, escludendo (per il costo) sistemi di regolazione industriali: occorre rimanere nell ambito dei sistemi di regolazione civili.
DOMANDA
Se lo schema di processo proposto le sembra valido, uno scambiatore a piatre consente efettivamente un miglior sfruttamento del calore disponibile ai fini dell integrazione del riscaldamento rispetto ai sistemi tradizionali basati su accumulo/serpentini interni di scambio?
La domanda in definitiva riguarda una scelta progettuale di base che privilegia l’utilizzo di uno scabiatore a piastre per la sua maggiore efficienza ed una maggiore attenzione processo ed al sistema di controllo.
Mi è chiaro che per il reale dimensionamento dello scambiatore e della pompa lato primario servono almeno i dati di progetto dei panelli e del relativo circuito.
Se ha avuto la pazienza di seguirmi fino qui la ringrazio e rimango in attesa di un suo parere.
Cordiali saluti.
Claudio Mazzoli
Gent.mo Sig. Mazzoli,
le chiedo di pazientare, perchè voglio leggere con attenzione la sua richiesta, in modo da darle una risposta esauriente.
Grazie
Gent.Sig.Biolchi
apprezzo molto la sua risposta e volentieri attenderò il tempo a Lei necessario.
Se fosse ancora così gentile da fornirmi un suo indirizzo E-mail Le potrei spedire uno schema di processo (PDF) che realizza la funzionalità che ho descritto nel mio precedente messaggio.
Cordiali saluti
Claudio Mazzoli
Buongiorno Claudio,
le ho trasmesso una risposta via email, relativametne algi schemi che mi ha inviato.
Buona giornata,
Buon pomeriggio sign. Valte, vorrei sapere a che ordine di lunhezza può arrivare uno scambiatore di calore a tubi concentrici che sviluppa q=252(Kw) e dove k*A=6.2(W/K)….grazie
Buongiorno Sig. Enzo,
le serve capire quali sono i limiti costruttivi di questa tipologia di scambiatori?
solitamente li ho visti con lunghezze di 3-4 metri, ma dipende da tanti fattori.
Buon giorno,
Vorrei sapere se è possibile risalire ad una scheda tecnica di uno scambiatore che dovrebbe risalire agli anni 1995 utilizzato in una sottostazione di teleriscaldamento.
Grazie
le ho inviato una email al riguardo.
Buona giornata
cortese Valter Biolchi,
Mi scuso ma l’indirizzo email a cui ha mandato l’email era errato …
ok aggiornata l’email.
Buonasera,
Buongiorno
lavoro in un azienda che produce forni industriali e vorrei adottare delle soluzioni per il risparmio energetico per i nostri prodotti.
Ho pensato di mettere uno scambiatore sul camino in modo da preriscaldare l’aria in ingresso ai bruciatori.
Vorrei sapere se esistono aziende che fanno scambiatori che sopportino temperature di 800-1000gradi.
Inoltre non ho nessun software che potrebbe aiutarmi nel dimensionamento e non trovo delle tabelle esaurienti dei coefficienti che mi servono.
Lei mi potrebbe cortesemente aiutare?
Grazie in anticipo
David Gatti
Buongiorno Sig. Gatti,
esistono scambiatori di recupero per i fumi, che arrivano anche alle temperature da lei indicate.
Dipende molto dalle portate, consideri che hanno costi piuttosto elevati, ma sono fattibili, bisogna di volta in volta valutarne la economicità e convenienza di applicazione.
Buon lavoro
Salve,
complimenti innanzitutto per l’impegno e la costanza dedicati!
Mi si presenta il problema seguente:
una quantità oraria di acqua pari a 2736 kg/h che si trova alla temperatura di 15 °C deve essere riscaldata fino alla temperatura di 40 ° C; a tale scopo viene utilizzato uno scambiatore di calore a fascio tubiero in controcorrente con tubi di rame, utilizzando come fluido riscaldante una quantità di olio pari a 15000 kg/h che fa ingresso nello scambiatore alla temperatura di 110 °C.
La velocità media dell’acqua all’interno dei tubi del fascio è di 0,5 m/sec ed il coefficiente di scambio termico convettivo all’esterno del fascio tubiero è di 560 W/m2K.
Tenuto conto che il coefficiente di scambio conduttivo dei tubi è 372 W/mK e che ognuno di essi ha diamentro interno ed esterno, rispettivamente, di 8 mm e 10 mm, si vuole determinare:
- il numero dei tubi;
- la lunghezza media dei tubi;
- la superficie di scambio termico.
Nel calcolo del coeff. globale di scambio sono noti che valore di coefficiente di scambio termico convettivo all’interno del fascio tubiero posso utilizzare? Il manuale di N.Rossi riporta una ampia escursione (100-1000) a proposito.
Essendo che la superficie globale di scambio termico, facilmente determinabile, si può scrivere come S=π*d*numero_tubi*lungh.*numero_passaggi, come determino al tempo stesso lunghezza e numero dei tubi?
Il dato relativo alla velocità dell’acqua come lo posso sfruttare? Possibilmente solo attraverso la continuità della massa, ma per andare a parare dove?
Grazie a priori per la pazienza e l’aiuto.
buon pomeriggio,
sono laureando in ing. energetica e dovrei realizzare uno scambio termico aria / olio (fluido caldo: aria, fluido freddo: olio).
Saprebbe indicarmi la tipologia di scambiatore che dovrei utilizzare e un range di valori per il coefficiente di scambio termico?
Inoltre potrebbe indicarmi dei riferimenti dove trovare queste informazioni?
La ringrazio cordialmente.
Buonasera Rocco,
per queste applicazioni sono tipici gli scambiatori alettati, ovvero scambiatori tipo aerotermi.
A livello di coefficienti, se mi da qualche dato in più, posso provare a darle maggiori informazioni.
Cordialità.
Buonasera Salvo,
con l’olio bisogna fare molta attenzione, perchè entrano in gioco fattori di dimensionamento “delicati”.
Infatti se si viaggia a velocità basse si rischia di entrare in moto laminare, ottenendo uno scambio termico poco efficiente.
Il manuale di Rossi, rimane dalla parte della ragione, in quanto in effetti dipende molto anche dal tipo di olio e dalla sua viscosità, che influenza parecchio velocità, perdite di carico e di conseguenza il coefficiente di scambio.
se mi da qualche dato sul tipo di olio, provo a fare un dimensionamento e le so dire qualche cosa di più.
Buona sera,
Gentile Valter Biolchi,
dovrei raffreddare dell’aria (in condizioni ambientali in aspirazione) in uscita da un compressore (interefrigerazione) per realizzare un accumulo di energia termica da riutilizzare in un secondo momento (per questo l’impiego dell’olio od anche una miscela di sali fusi (da definire)). La T dell’olio in ingresso allo scambiatore dovrebbe aggirarsi sui 120 °C. La T dell’aria in ingresso al medesimo è sui 474 °C ed ipotizzando una efficienza epsilon = 0.75 dello scambiatore dovrei avere una T in uscita dell’aria di 210 °C circa.
Spero di averle dato qualche dato di processo utile per la indicazione della configurazione migliore.
La ringrazio vivamente.
vorrei saper se nel calcolo x un progetto dove è necessario portare dell’olio diatermico da una temperatura di 200° ad una temperatura di 20° in due ore, viene usata la formula tradizionale , oppure bisogna tenere conto che man mano che la temperatura dell’olio diatermico si abbassa la resa diminuisce e quindi è necessario aumentare la potenza del frigo e dello scambiatore tenendo conto di questo, se è così c’è qualche formula specifica per determinare la potenza necessaria
Buongiorno Gianni,
il calcolo della potenzialità termica complessiva non cambia.
massa * differenza di temperatura * calore specifico / numero di ore.
Quindi la potenza “media” del chiller o del cooler rimane inalterata.
Cambia il modo di calcolare l’eventuale scambiatore, che con Dtml alti ha una resa e con Dtml bassi ne ha un’altra (ben minore).
Esistono pratica e teoria, personalmente (in pratica) quando calcolo uno scambiatore per un batch, assumo le condizioni più “impegnative”, ma è un parere personale ed una scuola di pensiero.
Sarei interessato a ricevere della documentazione tecnica cartacea sugli scambiatori di calore.
Grazie
Marcello Tirrito
salve,
sono uno studente di ing. meccanica,volevo sapere come si fa a trovare la minima differenza di temperatura tra fluido caldo e fluido freddo in uno scambiatore di calore sia nel caso equicorrente che in quello controcorrente!!
grazie mille!!!
Salve,sono un installatore di impianti elettrici e idraulici,devo dimensionare uno scambiatore per acqua sanitaria in modo da ottenere 8 litri di acqua al minuto alla temperatura di 40 °.Che tipo di scambiatore (in termini di grandezza) dovrei installare avendo un ingresso nel primario di 70°?
Grazie anticipatamente ,distinti saluti.
Buongiorno,
FOrse intende la differenza media logaritmica?
Buongiorno,
può utilizzare un piccolo scambiatore a piastre saldobrasato, tipo quelli che ci sono nelle caldaie murali per produzione acqua sanitaria.
Se mi manda qualche dato ulteriore le faccio avere un dimensionamento.
Buona giornata.
buonasera,
non riesco a trovare valori per il coefficiente U di scambiatori aerotermi (aria/olio).
Saprebbe darmi qualche riferimento di manuale o dei range di valori per il coefficiente di scambio termico?
La ringrazio.
Buonasera Rocco,
ha provato con il manuale del termotecnico di N. Rossi?
Ho trovato valori indicativi intorno a 10-12 W/m2 K.
li prenda con beneficio di inventario, anche perchè dipende da molteplici fattori.
Buonasera,
Sono un ing. meccanico e devo determinare il numero di piastre necessarie per uno scambiatore in controcorrente. Nello specifico devo raffreddare attraverso acqua di pozzo un liquido. Dalla lettura del vostro file in pdf, che mi è stato di grande aiuto, mi sorge una sola domanda:
L’Area totale di scambio da inserire nel calcolo di Q è data da n(2xAp) o solamente da nxAp (dove Ap e l’area della singola piastra ed n la mia incognita).
Inoltre le volevo chiedere, se gentilmente mi può dire se esistono programmi di calcolo o semplici foglio in excel per una determinazione più rapida. So che si tratta di poche formule ma mi interessava diagrammare i risultati facendo variare le portate dei due fluidi e il numero di piastre.
In attesa di una risposta cordiali saluti
Pasquale
le ho mandato una email
cordiali saluti,
Buonasera signor Biolchi.complimenti per il suo blog.
Vorrei dimensionare uno scambiatore composto da due tubi concentrici. Quello interno, in acciaio è del diametro di circa 300mm e contiene acqua glicolata al 25%. Quello esterno acqua proveniente da un canale idroelettrico. L’applicazione è per una pompa di calore geotermica. Mi potrebbe consigliare un valore del coefficiente di scambio termico U ed un modo per determinarlo in maniera esatta?
La ringrazio cortesemente per l’attezione.
Cordiali saluti.
Buongiorno Sig. Laini,
il valore del coefficiente di scambio dipende molto da diversi fattori, tra i quali ad esempio le velocità dei flussi.
In ogni caso consideri che per scambiatori a fascio tubiero acqua/acqua si utilizza un valore intorno al 1000.
Nel suo caso personalmente terrei un valore più basso, visto che si tratta sostanzialmente di uno scambiatore “tubo in tubo”.
Un cordiale saluto.
Salve Sig.Biolchi sono una studentessa di ingegneria e ho un problema di impianti chimici da sottoporle:
progettare un sistema di raffreddamento per un reattore liquido-liquido a funzionamento continuo in cui avviene una reazione esotermica.Si tratta di un reattore agitato di volume 30 m3 con un grado di riempimento del 70%.Il reattore contiene olio leggero.la reazione avviene a temperatura costante (60 C)e la potenza termica sviluppata e’ 500 kW.come fluido refrigerante devo utilizzare acqua industriale e le perdite di carico non possono superare 0.6 atm….
Ho proceduto nel seguente modo:
ho tentato di fare il recipiente incamiciato,ma ho subito dopo scartato l’ipotesi dato che la superficie di scambio da me stimata utilizzando un Ud=200 W/m2*K
era superiore a quella max fornita dalla camicia.Sono passata cosi’ al serpentino..in tal caso ho scelto un Ud dalle tabelle pari a 300 W/m2*k.Facendo tutti i calcoli ho ottenuto un Ud pari a 600 w/m2K.Come e’ possibile tale discrepanza di risulatati?era errata la mia ipotesi iniziale su Ud?e poi nel caso del serpentino a che pro fare tale ipotesi,se una volta fissato il diamentro del serpentino stesso,posso direttamente calcolarmi il coeff globale di scambio termico?grazie in anticipo.Debora
Buongiorno Sig.Biolchi,
sono una studentessa univeristaria e mi trovo a scegliere uno scambiatore (ero portata a uno scambiatore a piastre) per un progetto di teleriscaldamento. Il mio impianto è caratterizzato dalle seguenti caratteristiche:
Potenza termica da trasmettere 38 kW
Temp acqua in ingresso 60°C
Temp acqua in uscita 80°C
fluidi acqua-acqua
portata 0,343 kg/s
sarei interessata a conoscere il costo(per un analisi economica) di uno scambaitore che rispetti le seguenti caratteristiche.
La ringrazio anticipatamente cogliendo l’occasione per congratularmi con lei per il suo blog.
Cordiali saluti
Gentile Sig. Biolchi,
dovendo ipoteticamente ottenere una certa portata di metano liquido per mezzo di uno scambiatore a serpentina immerso in azoto liquido, come posso dimensionare la serpentina stessa sapendo che è attraversata da metano gassoso (T=20°C; p=1,5bar). Grazie
Cordiali saluti
Buongiorno Debora,
per poterle dare una mano, avrei bisogno di maggiori informazioni.
In ogni caso solitamente si parte dalla massime superficie disponibile e si verifica che potenza termica si riesce ad ottenere, assumendo il valore di trasmissione globale, che rimane fisso.
A quel punto ci si regola con le temperature.
Mi faccia sapere.
Buonasera Chiara,
lo scambiatore a piastre è l’ideale per il teleriscaldamento.
se mi invia i dati del secondario le sottopongo qualche valutazione.
cordialmente…
Buonasera Sig. Giordano,
deve considerare il serpentino come un condensatore, dimensionandolo di conseguenza.
attenzione alle velocità, altrimenti si porta via il condensato.
Le conviene forse considerare più tubi in parallelo, che convogliano in un serbatoietto di raccolta condensato.
Buongiorno sig. Biolchi,
sono uno studente universitario alle prese con una tesi triennale. nella fattispecie devo poter valutare le prestazioni di dispositivi termoelettrici posti all’interno di uno scambiatore di calore, per sfruttare il passaggio di calore e quindi il DT. mi sono trovato a dover affrontare un grande problema: devo massimizzare il DT tra i due tubi, immaginando una semplice configurazione di scambiatori concentrici controcorrente, e poter porre tra essi questi dispositivi. ovviamente in questo modo cambia la resistenza termica tra i due tubi, e quindi tra i due fluidi e non è più, a parer mio, applicabile per il dimensionamento il coefficiente U di scambio termico globale. le chiedo quindi se, per avere più alto DT, e ammesso che globalmente il numero di dispositivi usato (variabile con il DT) possa permettere il passaggio del calore, la scelta di A sia libera oppure vincolata.
spero di essere stato il più chiaro possibile e la ringrazio moltissimo per l’attenzione.
cordiali saluti
Buongiorno sig. Biolchi. Sono uno studente del 4 anno di ingegneria dei materiali e, per un esame, mi è stato chiesto di dimensionare uno scambiatore di calore in cui il fluido refrigerante è acqua di mare che passa da 25 a 35 °C e il fluido caldo è olio che passa da 100 a 40 °C ed ha una portata di 20000 barili al giorno. Devo valutare la scelta di 4 materiali (ho scelto AISI 1010, un inox A182, cupronichel 90/10 e lega di Ti grado 7) in relazione ai problemi di tipo corrosionistico.
Come posso fare a dimensionare questo scambiatore?
Poichè ho trovato una procedura, ma mi viene una lunghezza dello scambiatore (con tubi a U) variabile dai 35 ai 100 m con un diametro variabile tra gli 8″ e i 15″ a seconda del materiale; e con un numero di tubi molto ridotto.
La ringrazio in anticipo, cordiali saluti.
Buongiorno Luca,
Personalmente per una applicazione di questo genere opterei per un o scambiatore a piastre in titanio.
Consideri che sta progettando con un deltati sull’olio “lungo”, è normale che le vengano delle lunghezze elevate, anche per via del coefficiente globale di scambio olio/acqua che in un tubiero non è elevato.
Provi a pensare a più corpi in serie.
Un cordiale saluto a lei…
buona sera, sono uno studente in ingegneria meccanica.Sto facendo un esercizio di termofluidodinamica e ho un blocco tale per cui nn riesco più a finire l’esecizio.
L’esercizio è il seguente:riscaldamento di una barra cilindrica circolare che si trova ad una temperatura di 5°c che viene immersa in acqua a una temperatura di 40°c. mi viene chiesto di calcolare la legge di riscaldamento.
In questo esercizio io so che posso imporre delle condizioni, nella fattispecie ho imposto:
1)diametro tubo (e quindi area)
2) velocità del flusso d’acqua (è convezione forzata….)
poi mi sono calcolato tutti i vari coefficienti (densità,viscosità dinamica,conduttività termica,cp ,n° di prendl, tutti riferiti all’acqua.
fatto questo mi sono calcolato il numero di nusselt tramite la correlazione di Hilpert.
Calcolato nusselt, tramite la formula (Nu=U*D/conduttività termica ) mi sono calcolato U=coeff scambio termico globale e alla fine mi sono calcolato il flusso termico Q=U*A*ΔT
ora, come faccio ad andare avanti e calcolare la legge di riscaldamento???grazie a tutti per la risposta, buona serata
Sono un progettista e
sto cercando di calcolare l’area di una serpentina nella quale circolerà olio diatermico con temperatura in ingresso di circa 110 °C.
Tale serpentina andrà collocata in un serbatoio da 50 mc nel quale verrà stoccato un additivo per lubrificante con perso specifico di 867 kg/mc e viscosità di 1000 mm2/s. Tale serbatoio avrà dimensioni di H=5.5m e D=3.5m e sarà coibentato con pannello di spessore 80mm e conducibilità 0.0047 W/mK
La temperatura di stoccaggio dell’additivo è di 85°C.
Ho calcolato la serpentina scegliendo per essa un diametro da DN40 API 5L schedula 40 facendo delle ipotesi sul valore di U scelto di circa 50 W/m2K ed ho ottenuto una lunghezza di circa 40 m.
Visto che non ho moltissima esperienza e visto la mia difficoltà a reperire un valore sicuro di U Le chiedevo un suo aiuto in merito al dimensionamento.
Il criterio che ho adottato è stato quello di calcolare per primo le dispersioni verso l’esterno (ho ipotizzato la t dell’aria esterna 0°C) e quindi porre questo valore di Q = UA*Dtm e quindi calcolarmi l’area e di conseguenza la lunghezza.La temperatura di parete ottenuta è circa 7°C e il coefficiente h aria mi è venuto di circa 9,1 W/m2K.
Spero di aver posto bene il problema
Cordiali saluti
Buongiorno,
direi che ha fatto un ottimo lavoro, complimenti.
Il coefficiente di scambio che ha utilizzato è corretto e sufficientemente cautelativo. Il fluido all’interno del serbatoio è agitato oppure è statico?
questo è un fattore importante da considerare ai fini dello scambio termico.
Cordialmente
Egr. sig. Biolchi
la ringrazio per l’attenzione.
il fluido all’interno è di tipo statico.
quindi lei mi conferma che il valore dilunghezza
scelto per la serpentina dovrebbe garantirmi il
mantenimento della temperatura di 85 dell’additivo.
Ringraziandola nyuovamente per l’attenzione
Cordiali saluti.
Rocco
Buonasera,
vengono circa 5,6 mq…o sbaglio?
mi manca il valore di potenza termica che ha calcolato per poterle dare una indicazione.
Non essendo agitato il fluido nel serbatoio, mi prenderei ancora qualche margine.
Mi faccia sapere la potenza che ha calcolate che le do un valore.
Egr. Sig. Biolchi
il valore dell’area è proprio 5.6 m2 la potenza
termica dispersa da me calcolata è 3671 W. Calcolata
eguagliando il valore della potenza dispersa calcolata
per la geometria cilindrica e la potenza termica
convettiva scambiata con l’ambiente, il tutto espresso
avendo come incognita la temperatura di parete del
serbatoio. Una volta calcolata quest’ultima ho
calcolato il valore di h e così la potenza termica
dispersa
Ringraziandola nuovamente per i preziosi consigli.
Cordiali saluti
Buonasera Rocco,
da un calcolo fatto con scambiatori della nostra serie TCOIL, mi risulterebbe anche una superficie minore, bisogna considerare che hanno dei coefficienti di scambio migliori del serpentino.
Ritengo che la superficie da lei calcolata sia sufficiente per la duty richiesta.
Cordiali saluti.
Buon giorno ancora grazie per la disponibilità è stato gentilissimo
Cordiali saluti
BUONA SERA SONO IL DOTT. COLONNELLI DELLA INDESIT COOMPANY.
IL MIO PROBLEMA E CAPIRE SE E’ PIU CONVENIENTE SCAMBIARE CALORE PARTENDO DA UNA DIFFERENZA DI TEMPERATURA MINIMA TRA DUE CORPI, E POI AUMENTARE LA TEMPERATURA DEL CORPO RISCALDANTE GRADUALMENTE.
OPPURE PORTARE IMMEDIATAMENTE IL CORPO RISCALDANTE A TEMPERATURA DI REGIME VELOCEMENTE.
GRAZIE…
Buongiorno Dott. Colonnelli,
non riesco a darle una risposta si/no, ma devo dirle dipende…da che tipo di scambio deve attuare e per quale scopo/processo.
se mi da qualche ulteriore dato, posso provare a lanciarmi in una analisi.
Buona giornata.
Salve, vista la sua preparazione in materia le volevo chiedere se sapeva darmi indicativamente un riferimento di perdita di carico lato secondario per uno scambiatore a fascio tubiero con primario acqua surriscaldata e secondario acqua calda ad uso riscaldamento. La potenza complessiva dello scambiatore è di circa 900 kW con temperature fluidi ingresso/uscita di 160/130°C (primario) e secondario 60/80°C (secondario) e portata intorno ai 40 mc/h. Ho chiesto la scheda del fornitore ma lo scambiatore non è ancora stato acquistato dal committente. Grazie.
buonasera Gianluca,
purtroppo non è possibile dare un valore di perdita di carico, senza avere una scheda tecnica.
Solitamente quando si progettano questi apparecchi si tengono valori inferiori ai 50 kPa.
Cordiali saluti.
Grazie mille, in effetti al momento avevo assunto una perdita di 2 m.c.a., poi correggerò il tiro!!
Approfitto della Sua disponibilità per chiederLe qualche informazione sul dimensionamento portata/prevalenza di una pompa di carico per un produttore di vapore a fascio tubiero (primario acqua surriscaldata 160/130°C) di portata vapore 400 kg/h a 2 bar (serbatoio alimentazione litri 800 con dislivello di 2,5 metri). Grazie ancora.
Conosco i prodotti, ma non ho esperienza nel dimensionamento delle pompe di alimento delle caldaie a vapore.
Dovrebbe provare a sentire direttamente i costruttori di queste pompe.
mi viene in mente KSB
Buon giorno,sono una studentessa del terzo anno di ingegneria. Nel corso dei miei studi mi sono imbattuta in un problema che sto cercando di risolvere. Ho un recipiente che contiene un liquido di cui devo calcolare il coefficiente di scambio, immaginiamo che questo liquido sia latte. Il latte viene portato in temperatuta grazie all’acqua che scorre in una camicia di riscaldamento che riveste il recipiente. Come dati ho l’andamento della temperatura dell’acqua in entrata e in uscita, e la temperatura del latte, in funzione del tempo. (Grafico di un file Excell)
Il mio obiettivo è calcolare il coefficiente di scambio del latte.
Ho ragionato in questo modo e vorrei sapere se è corretto o meno:
Q=Wacqua*Cpacqua*(Tacqua in entrata-Tacqua in uscita)
Dove Wa è la portata di acqua che entra nella camicia.
Q rappresenta la quantità di calore nell’unità di tempo che l’acqua raffreddandosi cede al latte che si riscalda.
Q= h*A*(Tacqua uscita – Tlatte)
Non sono sicura di questa delta T.
Ho calcolato la superficie di scambio A conoscendo la geometria della camicia. Quindi da queste due relazioni essendo tutto noto, mi sono ricavata il coeff di scambio h del latte. Se il mio obiettivo era calcolare il coefficiente di scambio del latte vorrei sapere se è giusto quello che ho fatto o se avrei dovuto calcolare invece U, cioè il coefficiente globale di scambio termico che è una misura della facilità al trasferimento di calore di una serie di restistenze termiche e quindi considerare lo spessore e il materiale di cui è fatta la camicia. Entrano in gioco tutte tre le forme di trasmissione del calore?
Sono un po’ confusa.
La ringrazio molto.
Buonasera,
solitamente nei calcoli per dimensionare le superfici di scambio, utilizzo il coefficiente globale di scambio termico.
se le può interessare le posso dare dei valori attendibili.
Cordiali saluti,
Buonasera,
sono un agronomo, che pensa di potersi fare da se una coclea per trattamento termico di cereali in granella, costruendosi uno scambiatore a serpentino applicato ad una tramoggia. Per venire ai numeri: data una superficie di scambio di 0,6 mq, una temperatura del fluido primario nel serpentino di 95°C, una massa sotto agitazione di 15 kg alla T. iniziale di 10°C. Quesito: dopo 2’30″ di scambio, che T avrà raggiunto la massa di 15 kg?…ah dimenticavo il calore specifico del cereale in granella dovrebbe essere di 0,4 kcal/kg.
Buonasera,
difficile dare una risposta precisa, in quanto bisognerebbe avere una idea del coefficiente di scambio globale, che in questo tipo di applicazione non conosco.
Posso ipotizzare un coefficiente globale molto basso (5-7) a questo punto in ogni caso, vista l’esigua quantità di prodotto da riscaldare, posso ipotizzare che riesca a raggiungere gli 80°C, senza considerare dispersioni e perdite di efficienza al salire della temperatura.
Cordiali saluti,
Grazie mille comunque per l’ipotesi. Appena operativa ( e sperimentata), le darò comunicazione del dato preciso. Cordiali saluti.
ciao sono uno studente di architettura sto progettando una stazione di scambio indiretta per connessione al teleriscaldamento.dopo aver calcolato il carico termico di progetto della struttura vorrei sapere come sarebbe possibile procedere e a quale normativa riferirmi.
grazie simone
Buongiorno Simone,
solitamente le sottostazioni di teleriscaldamento, rispondono alla normativa CE/PED.
Vengono dimensionate in funzione del fluido primario messo a disposizione della centrale termica, solitamente acqua surriscaldata.
In funzione della potenzialità richiesta dalla struttura, si dimensiona lo scambiatore per il riscaldamento (anche questo dipende dal tipo di impianto di riscaldamento previsto) e lo scambiatore per l’acqua sanitaria (docce, lavabi ecc…).
Ovviamente a questi vanno aggiunti tutti gli accessori, strumentazione ecc…
Spero di essere stato chiaro.
Buon lavoro
salve sig biolchi.
le presento il mio problema.
sostituita caldaia a basamento con caldaia a condensazione.
visto l’esistenza del termocamino e quindi del vaso aperto (siamo in emilia romagna), mi e’ stato montato uno scambiatore a piastre fra il primario ed il secondario.
ora avendo 2 pompe al secondario, esse vanno in deficit di acqua perche’ a detta dell’idraulico il vaso aperto non dava abbastanza pressione.
e così si e’ escluso il termocamino,aggiunto gruppo di carico,valvola di sicurezza e vaso di espansione x fare del secondario un vaso chiuso.
ma nemmeno così ci siamo.(tra l’altro a questo punto lo scambiatore a piastre non avrebbe piu’ senso secondo me,basterebbe il filtro ad y gia’ montato presso lo scambiatore…credo).
ora l’idraulico mi dice che bisogna aggiungere un compensatore con una pompa fra lo scambiatore ed il collettore delle pompe.
ora io mi permetto di avanzare questa soluzione forse errata,ma diciamo che lo scambiatore rimane perche’ vorremmo vedere anche le bollette gas x eventualmente riallacciare il termocamino in piu’ l’idraulico l’ha pagato e quindi ormai me lo tengo,
ma se si aumentano il numero delle piastre( ne vedo 8 )
e le si porta a 24 cioe’ le si triplica(ad esempio), la portata non aumenta sufficientemente x servire le 2 pompe e farle andare a velocita’ decente x riscaldare appieno i radiatori ? ( cosa che ora non accade perche’ le pompe sono al minimo di velocita’ x evitare la cavitazione).
oppure non si potrebbe senza toccare piu’ le tubazioni far montare un sistema elettrico che alterna le 2 pompe?
cioe’ ad esempio 10 minuti una…TAC dieci minuti l’altra….TAC di nuovo la prima ecc…
ho proposto queste soluzioni all’idraulico ma dice che aumentare le piastre peggiora la portata(????),
e la seconda lui ha detto:” FANTASCENZA”.
la ringrazio anticipatamente x l’ebentuale risposta e grazie molte.
le pompe richiedono in tutto un massimo di credo 2000 litri ognuna (i numeri sono da 1300-1500-1800-2000 a seconda della velocita’)lo scambiatore e’ un fiorini k042 le do’ i dati perche’ non trovo la portata da nessuna parte.
Buongiorno Gabriele,
onestamente mi è un po difficile darle dei consigli senza poter vedere l’impianto.
Le posso dire che aumentando le piastre di uno scambiatore di calore (a piastre), si diminuiscono le perdite di carico, in quanto i canali interni sono in parallelo, tra l’altro se ne aumenta la potenzialità (a patto che a monte ci sia la potenza termica che lo possa sostenere), al limite avrà un salto termico più basso e maggior portata.
Cordialmente
Buon giorno,
sono uno studente di Ingegneria e devo dimensionare uno scambiatore di calore a piastre per raffreddare del latte.Vorrei chiedere due cose:innanzitutto quale tipo di liquido refrigerante si può utilizzare?(il latte deve passare da 7a3°C e se possibile il liquido refrigerante potrebbe essere utilizzato anche per il raffreddamento di una cella frigo).
inoltre,ho dei problemi per il calcolo del coefficiente di scambio del latte(dovrò poi anche calcolarlo per il liquido refrigerante).Ho letto in una sua risposta precedente che consiglia di utilizzare il coefficiente di scambio globale, il che renderebbe tutto molto più semplice e veloce.Mi sa dire dove posso trovare dei valori attendibili?
la ringrazio molto
Buonasera Federico,
solitamente si utilizza acqua addittivata con glicole polipropilenico (per uso alimentare) in concentrazione adeguata, a temperature di -5°C.
per il coefficiente globale di scambio, può utilizzare un valore che va da 2500 a 3000 kcal/h m2 °C circa.
Cordiali saluti
La ringrazio molto, è stato molto gentile
Buongiorno,
complimenti per il lavoro, molto interessante ! Le volevo chiedere un aiuto a un problema sorto ultimamente:
ho una vasca piena di acqua a 35 °C con dentro dei contenitori di polipropilene a 55 °C (I contenitori non sono ricoperti completamente dall’acqua).
il volume totale dell’ H20 (vasca meno contenitori é di 5,7 M3) e la vasca verra continuamente alimentata con H20 a 35 °C (eccedenza H20 sarà smaltita con troppo pieno)
la mia domanda é: con quale formula determino ii litri da immettere nella vasca /ora per ritrovarmi 36° dal troppo pieno ?
ringraziandola anticipatamente.
Marco
Buongiorno Marco,
in pratica lei deve asportare il calore apportato dai fusti nella vasca, raffreddandoli.
Per poter fare un calcolo, serve capire la quantità di calore apportata dai fusti ed in quanto tempo deve smaltirla.
Una volta determinato il calore da asportare nell’unità di tempo (KCal/h), determina la portata di acqua oraria considerando il salto termico 1°C, dividendo la potenzialità oraria per il salto termico (1 appunto).
In realtà subentrano anche fattori quali lo scambio termico ecc… che in ogni caso non influiranno troppo sulla variazione di temperatura, se non al contrario, ovvero facendo riscaldare meno l’acqua…
Non so se sono stato chiaro.
Buongiorno, sono uno studente di Ingegneria Meccanica. Oggi ho sostenuto l’esame di fisica tecnica e l’esercizio, che non ho saputo svolgere, mi richiedeva il dimensionamento di uno scambiatore: “per riscaldare una portata d’acqua di 1 l/s da 15°C a 70 °C utilizzando acqua calda a 80°C con una variazione di temperatura di 20°C, si vuole realizzare uno scambiatore del tipo tubi e mantello senza setti, così da poterlo considerare controcorrente. Dimensionare lo scambiatore utilizzando tubi in acciaio del diametro interno di 16mm e spessore 2mm in cui scorre l’acqua più calda; l’acqua fredda scorre nello spazio tra tubi e mantello, realizzato in modo che la sezione di passaggio sia pari a quella dell’acqua calda; imporre il vincolo che il lavoro totale di pompaggio delle 2 correnti d’acqua, considerando solo le perdite distribuite, sia inferiore al calore scambiato. Determinare poi il rendimento (secondo Kays) e il suo rendimento exergetico”. In allegato c’erano le tabelle con le proprietà dell’acciaio, dell’acqua, e la tabella per la convenzione. Spero possiate aiutarmi, grazie.
Buongiorno,
dovrei dimensionare un serpentino elicoidale per un boiler/puffer. Mi sorgono un po di dubbi relativamente ai calcoli del coeffciente di scambio termico convettivo nella serpentina, dato che non trovo nessuna correlazione che mi aiuti ed inoltre non so se è corretto considerare che il fluido esterno alla serpentina (l’acqua contenuta nel boiler) sia a temperatura costante (T_accumulo) oppure ci sia un certo gradiente. Le sarei grato se riuscisse a chiarire tali dubbi od eventualmente indicarmi qualche libro/norma che mi aiuti nel dimensionamento. Le serpentine che devo dimensionare devono essere da 15 kW e da 50 kW.
Grazie
buon giorno,
La contatto di nuovo perchè devo dimensionare un evaporatore a multiplo effetto per la concentrazione del pomodoro. Mi saprebbe fornire nuovamente un valore per il coefficiente globale di scambio?grazie
Buongiorno,
qui la cosa diventa un po più complicata, se non erro questi evaporatori lavorano a scambio diretto, quindi non a superficie, ricordo in passato di aver fornito torri evaporative per applicazioni simili. Si trattava di torri speciali, anti-intasamento, proprio perché l’acqua di torre conteneva parti di pomodoro in sospensione.
Per gli evaporatori a piastre, ho un coefficiente globale di scambio che si aggira sui 650/700 Kcal/m2 h °C, ma direi che non è il suo caso, o mi sbaglio?
Buongiorno Giacomo,
grazie per averci consultato.
Diciamo che può considerare cautelativamente un coefficiente globale di scambio intorno a 250/300 KCal/h m2 °C.
Questo valore è attendibile considerando il fluido nel tank in movimento, con superfici pulite.
provi a dare un occhio a questo link
Salve,
La contatto affinchè mi possa cortesemente aiutare per un problema legato ad uno scambiatore.
Dovrei realizzare uno scambio termico fra del vapore che scorre all’interno di serpentine di rame e dell’acqua che vi scorre accanto (vapore lato tubi e acqua lato mantello). Diciamo che entrambi i fluidi siano in moto turbolento.
Che coefficiente di scambio globale posso assumere?
Grazie
Innanzitutto complimenti per tutte le consulenze che da.
Ripropongo il problema che qualche utente ha posto circa un anno fa, visto che sono in procinto di disegnarmi il progetto.
Scambiatori sul forno a legna.
Parto dal presupposto che non ho nozioni tecniche di meccanica e/o scambi di calore, quindi mi scuso se sparo castronerie.
Piazzando uno (o più) scambiatori (a liquido) NON dentro alla volta del forno a legna, ma esternamente ad essa, tra il materiale refrattario della cupola ed il materiale termoisolante, si riesce a recuperare il calore del forno ?
Avrebbe senso una manovra simile oppure la sola canna fumaria da risultati estremamente superiori ?
Nel caso, che tipo di scambiatori usare ?
Sempre nel caso, mettendo sia le piastre sopra la volta che in canna fumaria, si possono collegare assieme oppure servono due impianti verso l’accumulo (faranno temperature diverse?)
Ringrazio sin d’ora del tempo speso.
P.S. Siamo talmente in pochi ad avere un forno a legna che progettare scambiatori dedicati credo sia solo un dispendio di energie, anche se molte pizzerie potrebbero recuperare tonnellate di energia invece di lasciarla disperdere dalle finestre aperte.
Buongiorno Michele,
come forse ho già detto, non saprei quanto si possa recuperare, indubbiamente si recupera.
Il mettere lo scambiatore tra volta e refrattario, credo cambi poco i fattori in gioco, tutto sommato la differenza di temperatura tra l’acqua calda che si vuole produrre (perchè ritengo sia questo il recupero che si vuole fare) e la temperatura del forno, rimane molto elevata, assicurando buoni coefficienti di scambio.
nella canna fumaria, si ha la possibilità di dimensionare lo scambiatore, senza la limitazione delle dimensioni della volta, quindi rimane una soluzione forse più standardizzabile, con dei semplici tubi alettati (o similari).
Si possono sicuramente collegare i due circuiti, pensando magari di collegarli in serie, E’ IMPORTANTE posizionare i dispositivi di sicurezza adeguati ed a norma.
Buongiorno Tommy,
se il moto è turbolento per entrambi, posso pensare che si tratti di uno scambiatore a fascio tubiero più che un serpentino.
provi a vedere questo link se le può servire, diversamente mi ricontatti senza problemi.
Buongiorno, sono un laureando in Fisica della terra, volevo chiederle come potevo dimensionare un evaporatore che faccia evaporare acqua di mare a circa 28°C in entrata per una potenza abbastanza bassa di 3 kw, e per queste variabili di scambo quale tipo di evaporatore lei consiglia
Buonasera sig.Biolchi,sono un manutentore di impianti frigoriferi e desidererei risolvere il problema di un gruppo frigorifero dotato di scambiatori aria-gas che in piena estate è soggetto a numerosi allarmi di alta pressione.Pensavo di interporre un’altro scambiatore ad aria avente una potenzialità di circa il 10-15% di quello esistente ( di circa 90kw) ma mi chiedevo come poterlo inserire nel circuito esistente,ad esempio se inserirlo a monte o a valle di quello originario (dunque se farlo agire come desurriscaldatore piuttosto che da sottoraffreddatore),comandandone poi l’intervento del ventilatore attraverso un pressostato differenziale tarato a circa 23 bar(gas R 407C).Ringraziandola anticipatamente,le porgo distinti Saluti.N.B. va da se che gli scambiatori sono puliti ed i ventilatori sono in perfetta efficienza.
Buongiorno,
mi mette in difficoltà…far evaporare acqua a quella temperatura e con quella potenza, potrebbe bastare una scaldiglia elettrica.
Buonasera,
vista l’applicazione, personalmente lo applicherei come sottoraffreddatore.
L’importante è capire se i ventilatori hanno riserva di prevalenza per gestire una batteria aggiuntiva.
Altrimenti potrebbe installare un ulteriore scambiatore separato.
(se fattibile)…
alcune volte ho visto montare dei sistemi di spruzzamento per aumentare la resa dei condensatori, ma sono sistemi delicati e l’acqua deve essere trattata, altrimenti è peggio la pezza del buco…
Buon giorno,sono un ex macchinista navale(secondo uff macchina)con esperienza di navigazione su petroliere con propulsione diesel/turbina e di avviamento impianti industriali ultratrentennale.Recentemente sono stato investito dell’incarico di Trainer in classroom/trainer on job da parte di una multinazionale statunitense che ha avuto estrema soddisfazione del mio operato.La mia preparazione tecnica è molto vasta,(ho avviato centrali termiche di tutti i tipi,raffinerie gas/crude oil,inceneritori di tutti i tipi,impianti a ciclo combinato,impianti chimici e petrolchimici e di cui ne conosco perfettamente le problematiche e le emergenze che possono accadere in fase di avviamento)ma purtroppo la teoria che mi fu insegnata(ho studiato sul testo”macchine marine”dell’ing.Caocci)al Nautico dai miei docenti 36 anni fa non la ricordo piu’in maniera ottimale.Mi puo’ consigliare qualche buon libro di testo che possa consultare?Grazie per la risposta.
Salve , devo dimensionare correttamente un forno di cottura per vernici in polvere (temperatura max 200°C)
Vorrei sapere se esiste una formula per sapere , in base alle dimensioni del forno stesso e al peso dei manufatti che devono essere verniciati , quante calorie/ora devono essere installate.
Grazie
Salve,
sono una studentessa di Ing. Gestionale e sto affrontando un progetto riguardante un essiccatore clindrico in controcorrente. L’essiccazione del prodotto avviene oltre all’azione convettiva dell’aria anche attraverso apporto di calore radiante (le pareti del cilindro sono riscaldate attraverso l’uso di canali disposti su tutta la circonferenza del cilindro e che lo attraversano longitudinalmente – è quindi dotato di un fascio tubiero-).
Devo calcolare la quntità di calore necessario a diminuire il contenuto di umidità dal 23% al 13,5% per calcolare la quantità di aria necessaria(è un’incognita). La mia difficoltà sta nel calcolare l’apporto radiante delle pareti del cilindro. Potreste aiutarmi? Grazie
Buonasera Maurizio,
esaminando un po di libri di testo può trovare parecchie formule.
Personalmente parto sempre dal prodotto…spiego:
considero la massa che devo inserire nel forno e che devo riscaldare alla temperatura di cottura, quindi armato di calore specifico, salto termico e tempo di riscaldamento mi calcolo la potenzialità termica.
aggiungo le dispersioni che vanno sempre tenute in considerazione
prendo un po di margine
sommo tutto ed il gioco è fatto
per il mantenimento…il calcolo del riscaldamento copre solitamente anche il mantenimento, ma una verifica non guasta.
spero di essere stato di aiuto.
Buonasera Mauro, e soprattutto complimenti per il suo curriculum.
Mi piacerebbe poterla conoscere di persona e farmi raccontare un po della sua esperienza, anzi le faccio una proposta, perchè non scrive qualche bell’articolo tecnico da inserire in questo blog?
Per i libri, non mi viene in mente nulla in questo momento se non qualche classico Hoepli.
Credo che sia lei un libro da consultare.
Come sempre semplifico, o almeno ci tento:
pensi al coefficiente globale di scambio aria/prodotto che deve essicare.
Attenzione:
il prodotto è a contatto con tutta la superficie esterna percorsa dai tubi?
Il prodotto è fermo o in movimento?
se in movimento…veloce o lento.
tutto questo per capire che coefficiente applicare.
Buon giorno a tutti,
Sono Filippo
Lavoro presso produttore di S&T come export area manager, qualcuno di voi mi saprebbe dare il nome di
un buon testo di riferimento per scambiatori a fascio tubiero,
Vi ringrazio tutti ed auguro buon pomeriggio
Filippo
Mi sentirei di dirle “il prontuario dell’ingegnere” di Hoepli.
Anche se si tratta di un prontuario generico che ne parla in modo indicativo.
Nello specifico cosa sta cercando?
Buon giorno anch’io mi metto nella fila di quelli che vorrebbero recuperare il calore di un forno della pizza.
Proprio in questo periodo stò rifacedo il forno a legna e introdurrò un tubo di rame nella volta, andata e ritorno per il circolo dell’acqua, ma per la canna fumaria a chi ci si deve rivolgere per avere delle serpentine idonee? Grazie Andrea.
Buongiorno
Sono da poco laureato in ing meccanica. Volevo sapere se lei mi può consigliare un testo di riferimento per la progettazione degli scambiatori a fascio tubiero con passaggio di stato. (evaporatori e condensatori)
Grazie.
Buongiorno,
in prima battuta mi viene in mente il manuale del termotecnico
Buongiorno,
cercando in rete una soluzione al mio problema mi sono imbattuto nel suo sito e notando la sua pluriennale disponibilità, non posso trattenermi dal chiederle un opinione.
Come calcolerebbe il coefficiente di scambio termico globale nella condizione seguente:
una coclea trasporta sul fondo un letto di sfere di ceramica ad elevata temperatura da raffreddare con aria in convezione forzata iniettata direttamente nel tubo dove avanzano le sfere.
Si può considerare che le sfere siano tutte a contatto e formino un letto uniforme.
Buongiorno,
sono uno studente di Ingegneria Meccanica e mi trovo a dimensioanre uno scambiatore aria/acqua con le seguenti caratteristiche.
Utilizzando l’aria a temperatura “ambiente” di 35-40°C devo portare l’acqua del circuito da circa 70°C a possibilmente 25-30°C e la portata di acqua nel cicuito è 10 l/min.
Cosa mi conviene utilizzare e soprattutto quale dei vostri prodotti mi consiglia.
Grazie
Buongiorno Mike,
raffreddare acqua a 25-30°C con aria ambiente a 35-40°C, non è possibile con scambiatori aria/acqua a scambio indiretto, i classici dissipatori.
Dovrebbe utilizzare un sistema a scambio diretto, che sfrutti anche il calore latente di evaporazione, ovvero una torre evaporativa.
Tale sistema le consente di raffreddare un fluido basandosi sulla temperatura di bulbo umido, che alle nostre latitudini si aggira in estate sui 25°C.
Consideri che la portata da lei indicata è veramente molto piccola, non esistono torri evaporative di questa taglia.
Cordiali saluti.
Gentile Marco, mi mette in difficoltà in quanto non ho esperienza diretta in questo tipo di applicazione.
Sicuramente si parla di un coefficiente molto basso.
Consideri che uno scambio aria/acqua similare si aggira intorno a 20…
Salve, sono una studentessa di Ing. gestionale e sono alle prese con un progetto universitario. Si tratta di un’analisi di materia ed energia applicata ad un processo di essiccazione del tabacco. L’aria immessa nell’essiccatore (aria compressa) viene riscaldata attraverso una batteria radiante a vapore..si tratta quindi di uno scambiatore di calore vapore aria? potreste aiutarmi a comprenderne meglio il funzionamento? gli unici dati in mio possesso sono il consumo di vapore pari a 1650 kg/h, la sua pressione pari a 6/8 bar e il consumo di aria compressa pari a 300Nl/1′..come faccio a calcolare la quantità di calore trasmessa dal vapore all’aria compressa? l’aria ambiente prelevata dal compressore e inviata alla batteria avrà già subito un aumento di temperatura dopo la compressione?spero possiate aiutarmi
grazie infinite
Buongiorno Veronica,
grazie per averci interpellati ed essersi interessata al nostro blog.
Sicuramente si tratta di uno scambiatore di calore vapore aria.
Immagino che lavori con vapore a condensazione, quindi entrando in gioco il calore latente di condensazione, valutare la potenzialità di calore trasmessa all’aria è piuttosto semplice.
Assumendo un valore medio di 600 kcal/kg di vapore condensato…1650 kg/h * 600 kcal/kg = 990.000 kcal/h (circa)
Per un valore più accurato dovrebbe trovare il preciso calore latente di condensazione alle condizioni del vapore.
Sicuramente l’aria ambiente subisce un riscaldamento causato dalla compressione, che però non so valutare.
di seguito un estratto da un manuale relativo alla compressione dell’aria:
Salve,
innanzitutto vorrei farle i complimenti per la professionalità con la quale gestisce il blog!
Vorrei chiederle un parere per quanto riguarda la progettazione di una serpentina avvolta attorno un serbatoio riempito con una soluzione da portare da una certa temperatura iniziale ad una T finale.
All’interno della serpentina circola vapore saturo a 158°C. Ho Tenuto conto delle dispersioni termiche (anche se minime perchè il tank è completamente coibentato).
Il calore che devo fornire alla soluzione è pari a Q=m_sol*c_sol*ΔT*Δt+Q_disperso.
Il calore teoricamente cedibile dal mio vapore sfruttando interamente il calore di condensazione è pari a Q’=entalpia_vap*portata_Vapore; Q’ risulta maggiore di un 3% rispetto a Q. In tali condizioni sto perciò dicendo che temperatura di ingresso e uscita del vapore sono uguali e pari a 158°C.
Calcolo la ΔTml (temperatura media logaritmica) e trovo la superficie scambiante necessaria come A=Q/(U*ΔTml).
Il ragionamento è corretto o sto trascurando qualcosa?
Il processo è critico in quanto la Tfinale della soluzione che ho impostato nei calcoli non può essere superata se non di 4-5° altrimenti avrei un deterioramento irreversibile della soluzione.C’è possibilità che ciò avvenga per come le ho descritto il processo?
Inoltre aver assunto un valore della trasmittanza pari a 900W/(m²*K) è corretto?
La ringrazio
Buonasera Francesco,
la sua disamina è corretta.
Ho qualche dubbio sul valore del coefficiente globale di scambio assunto (900 W/mq*K), che mi pare elevato.
DI seguito trova un link dove ci sono alcune indicazioni, come può vedere per un vessel incamiciato (quindi meglio di un tubo avvolto all’esterno), il valore va da 500 a 700.
Grazie a lei per i complimenti e per averci consultati.
coefficienti tipici
Gentile sig. Biolchi,
avrei un quesito da sottoporle. Devo dimensionare un ciclo frigo per refrigerare dell’acqua glicolata che dovrà andare a raffreddare 100.000 kg/h di ammina da 50°C a 25°C con un doppio salto in serie di temperatura (da 50 a 35 e da 35 a 25°C). Mi hanno dato una scheda della potenza di raffreddamento del ciclo frigo in funzione della Leaving Water Temperature. Non ho ben chiaro il concetto di LWT e quale devo scegliere per il doppio salto di temperatura. Grazie. Francesca
Buongiorno Francesca,
penso di aver capito che le hanno dato una scheda indicante il range di potenzialità frigorifera, in funzione della temperatura dell’acqua fredda fornita.
In effetti quando si comunica la potenzialità termica di un gruppo frigorifero, si deve specificare a quali condizioni la si dichiara appunto, in quanto lo stesso chiller ha una resa termica differente in funzione di due variabili importanti:
temperatura dell’acqua fredda richiesta
temperatura ambiente (in caso di condensazione ad aria)
temperatura acqua di condensazione (in caso di condensazione ad acqua)
Ora tornando al suo quesito, dovrebbe verificare a quale temperatura le serve l’acqua refrigerata per il raffreddamento dell’ammina (che immagino passi in uno scambiatore di calore), perchè lo scambiatore stesso dia le performance per le quali è progettato.
Vedo che ha due salti, immagino che si sia pensato ad un sistema con un primo step in free cooling ed un secondo alimentato dal chiller, cosa molto intelligente che mi sento di condividere.
Spero di essere stato chiaro diversamente mi contatti senza problemi.
Un cordiale saluto
Gentile sig. Biolchi, lei ha capito benissimo. Il progetto definitivo prevede un primo salto in free cooling e un secondo salto con i chiller. Il problema è che in attesa del montaggio delle torri di raffreddamento dobbiamo fare entrambi gli step con i chiller. In questo caso e solo provvisoriamente non sarebbe più conveniente fare un unico step da 55 a 25°C? qui in azienda ci sono pareri contrastanti. In ogni caso come posso risalire alla temperatura dell’acqua fredda che mi dia la sicurezza che permetta il salto termico dell’ammina? Io ho solo i dati che le ho fornito. Con questi posso calcolare la potenza termica richiesta e quindi il DT dell’acqua ma quale deve essere la T di ingresso dell’acqua fredda come ci arrivo? Sarà un quesito banale ma non sto riuscendo a risolverlo. Grazie
Buongiorno,
direi che raffreddare con chiller tutto il salto termico, implica un chiller di notevole potenza, ma in mancanza di altro…
Capisco le remore ad utilizzare un unico salto, se si ha un chiller di capacità termica non sufficiente, si rischia di mandarlo in blocco rapidamente a causa di temperature di lavoro eccessivamente elevate.
Una alternativa, potrebbe essere quella di usare acqua a perdere per fare un primo salto termico, quindi inserire il chiller per il secondo salto (chiaramente bisogna avere a disposizione l’acqua a perdere).
Per la temperatura dell’acqua in ingresso, dipende dal progetto degli scambiatori tra ammina e acqua, dove dovrebbe essere indicato questo valore in ingresso.
Più è bassa la temperatura dell’acqua di chiller più diventa piccolo lo scambiatore, ma al tempo stesso aumenta la taglia del chiller (e quindi la potenza elettrica assorbita). Personalmente, tenderei ad usare l’acqua di raffreddamento a 15°C (visto che l’ammina serve a 25°C), magari utilizzando degli scambiatori a piastre per massimizzare efficienza ed economia.
spero di aver chiarito qualche dubbio.
Diversamente chieda pure.
Gentile Sig. Biolchi,
Sono un progettista e mi viene chiesto di dimensionare uno scambiatore elettrico per olio,
ho i valori di pressione portata temperatura iniziale di lavoro, carico superficiale per l’olio in questine 2.7 Wxcmq, vorrei sapere se mi può dare indicazione su come arrivare al dimensionamento delle resistenze.
Distinti saluti
Gent.mo Sig. Brambilla,
la ringrazio per averci contattati.
Penso di aver capito che le serve definire la potenza elettrica delle resistenze.
Ha anche il valore di temperatura finale alla quale deve portare l’olio? Se riesce ad averlo le do le indicazioni per la definizione delle resistenze.
Cordiali saluti.
La ringrazio per la pronta risposta,
L’olio deve essere ad una temperatura di 95°C
Distinti saluti.
Le ho inviato una email…
mi faccia sapere se ha bisogno.
buon lavoro
Buongiorno sono una processista alle prime armi e vorrei porle un quesito
Devo dimensionare un KO Drum per separare una corrente gassosa da tracce di liquido. Conosco le portate, densità, temper e pressione. Qual’è il corretto procedimento per ricavarmi il diametro e l’altezza del separatore utili a una corretta separazione?
Grazie. Anna
Buongiorno Anna,
gentilmente mi può dare qualche informazioni più specifica su quanto le necessita.
Grazie
dovrei determinare diametro e altezza di un Ko drum per separare tracce di liquido al gas al termodistruttore
AnnaRita
Buongiorno a voi.
Sono uno studente del corso di Chimica Industriale e devo fra poco effettuare l’esame di Impianti Chimici che prevedere un generale dimensionamento di uno scambiatore di calore.
Se possibile,se non chiedo abbastanza, vorrei avere un chiarimento su come svolgere l’esercizio,su come impostarlo e i vari procedimenti.
Vi ringrazio in anticipo
Buongiorno e grazie per averci contattati.
Dia uno sguardo all’articolo e troverà interessanti spunti per la sua esercitazione.
Nelle pagine del blog, sono presenti notizie inerenti i coefficienti globali di scambio tipici, da utilizzare con i vari tipi di scambiatori di calore.
Cordiali saluti,
Salve, sono un laureando in Ingegneria meccanica. Sto facendo una tesi sui pannelli ibridi e mi trovi a dover dimensionare uno scambiatore di calore a serpentino alettato ma non saprei da dove partire. Mi potrebbe sare dei consigli e delle linee guide in merito?
La ringrezio.
cordiali saluti
Buongiorno Alfonso,
Mi contatti con qualche dato in più che vedo di darle assistenza.
Cordiali saluti…
buona sera sono Nicola
vorrei una risposta alla mia domanda
da molti anni sulla mia caldaia pessotti da 30000 cal
a metano ho messo sullo scarico dei fumi uno scambiatre di calore con una ventola che alla temperatura di 40 gradi manda l aria calda in un
locale la mia domanda seconde le norme e regolare
grazie NICOLA
Salve, io dovrei fare un’analisi termica di un PV\T (riuscire a calcolare la temperatura in uscita dell’acqua dalla serpentina dietro il PV). Mi risulta molto complicato riuscire a trovare un modello che mi permetta di fare ciò. Mi potrebbe aiutare?
Buongiorno Nicola,
non saprei dirle se è regolare ed a norma…bisognerebbe analizzare la realizzazione dell’impianto.
Vale la regola del buon senso, si assicuri di aver messo dei sistemi di sicurezza per sovratemperature e soprattutto per sovrapressione sul lato acqua.
Buongiorno Alfonso,
calcoli la superficie di scambio della serpentina, quindi applicando il coefficiente globale di scambio, può verificare a grandi linee la potenzialità scambiata…di conseguenza valutare la temperatura in uscita.
buon giorno sono un privato,gradirei sapere come trasformare il cnsumo dell,acqua sanitaria conteggiatami in 82.5 mc a kw visualizzati sul contakw generale,faccio presente che noi paghiamo il consumo al kw colgo occasione per porgere i miei saluti valerio
Buonasera, mi chiamo Marco.
Dovrei fare un dimensionamento approssimativo di uno scambiatore di calore che dovrebbe abbattere di ca 10°C gradi una portata d’acqua di mare di 27 m3/h avendo a disposizione circa 10 m3/h di acqua a 7°C. Dovrei valutare che tipo di scambiatore posso pensare di utilizzare e di quali dimensioni, apprezzando nel contempo quale aumento di temperatura impongo all’acqua fredda, perchè la prelevo da un sistema di condizionamento che potrebbe risentirne in termini di prestazioni. Può aiutarmi?
Grazie
Saluti
Buonasera Marco,
senza dubbio mi sentirei di consigliare uno scambiatore a piastre in titanio.
Trattandosi di acqua da chiller, imporrei un salto termico di 5°C, tipico dei gruppi frigoriferi appunto.
Consideri che la potenzialità termica che sta sottraendo è pari a 270.000 kcal/h, quindi il suo chiller deve disporre di questa potenzialità residua (almeno), altrimenti andrà in crisi.
Le invio a mezzo email un dimensionamento di massima.
Grazie per averci consultati.
Buonasera,
probabilmente si tratta di impianto di teleriscaldamento.
immagino che abbia uno strumento per la misurazione dell’energia consumata.
Questi strumenti si basano sul consumo di acqua, rapportato al salto termico.
Non saprei se esiste “nello strumento” un sistema che le permetta di monitorare tale valore, per poter fare un controllo.
Buongiorno, entusiasta per la pronta ed esaustiva risposta…ci riprovo con tre dubbi
1) qual’è la definizione corretta di potenza termica? mi spiego meglio, se un circuito idraulico di raffreddamento ha una potenza termina <80Kw, cosa significa di preciso?
2)la potenza termica è correlata (o coincide?) con i kW/h complessivi che lo scambiatore deve asportare per raffreddare' (heat duty)
3) dato l'heat duty di uno scambiatore, come posso risalire alla potenza (elettrica o meccanica) che il compressore del gruppo frigorifero deve erogare per smaltire quel calore dal fluido freddo che lo riceve??
Grazie mille
cordiali saluti
Marco
1) È la potenzialità termica espressa in KW che quel circuito idraulico può “asportare” dal processo al quale è asservito…per processo intendo qualsiasi tipo di impianto industriale o semplicemente ambiente da condizionare. Probabilmente quel circuito idraulico ha un chiller con quella potenzialità. Attenzione a considerare sempre il livello di temperatura al quale è espressa la potenzialità.
2) Se lo scambiatore è asservito al 100% a questo circuito, deve essere così, altrimento non si riesce a trasferire tutta la potenzialità termica (solitamente sugli scambiatori si lascia un margine di sicurezza legato al fattore di sporcamento…fouling)
3) Questa domanda richiede qualche spiegazione che può diventare lunga e noiosa.
La faccio breve:
in prima battuta bisogna stabilire oltre alla potenzialità, il livello di temperatura alla quale si fa riferimento, in quanto sarà legato alla temperatura di evaporazione del gas frigorigeno.
Si definisce la temperatura di condensazione, legata alle condizioni ambientali (se intendiamo installare un gruppo frigorifero condensato ad aria)
Quindi tramite i diagrammi di funzionamento dei compressori frigoriferi, si verifica quale è la taglia del compressore stesso adeguata allo svolgimento della duty termica, ricavando la potenza elettrica installata e quella assorbita alle condizioni di lavoro
Buongiorno e grazie infinite,
Le chiedo ancora gentilmente se potesse mandarmi anche lo sheet con i dati costruttivi e dimensionali corrispondenti al modello di questo dimensionamento.
Per completezza le chiedo se la soluzione a piastre di titanio è consigliabile trattandosi di acqua mare o per qualche altro motivo utile ad argomentare una proposta di questo tipo (economicità, ridotte dimensioni, efficienza, ecc).
Ho visto che ci sono moltissimi tipi di scambiatore, non ho alcuna esperienza a riguardo ma mi trovo nelle condizioni di dover indicare una soluzione installativa motivandola il più possibile.
Infine, nell’ultimo dimensionamento, la portata lato freddo impone un salto di temperatura consistente. Verificato che il chiller può sopportare l’heat duty complessivo (è un gruppo da 1000 kW frigoriferi, 260kW il compressore, che attualmente lavora al 54%), mi chiedevo, nella scelta del delta T lato freddo (e quindi della portata fredda), esiste una buona tecnica o è solo questione di scelta tra delta T, dimensioni dello scambiatore e portata? Lei mi indicò inizialmente 5°C mentre sull’ultimo dimensionamento arriva al circa 18°C, perchè volevo ridurre la portata dello spillamento dalla mandata del chiller, ma non vorrei che la soluzione fosse contraria alla buona tecnica.
Di nuovo grazie infinite per la rara cortesia e la competenza di questo blog.
Per acqua mare, vista la elevata concentrazione di cloruri, il titanio è il materiale corretto.
Piastre in AISI 316 resisterebbero poche settimane o giorni.
Negli scambiatori a fascio tubiero si utilizzano materiali tipo ammiragliato o cupro nickel, che però non sono stampabili a freddo, quindi incompatibili con il processo produttivo degli scambiatori a piastre.
Tra l’altro gli scambiatori a piastre, su acqua mare, hanno il vantaggio di essere facilmente pulibili e mantenibili.
Parlando invece di chiller, il mio primo dimensionamento prevedeva un salto termico lato acqua fredda di 5°C, in quanto è il salto tipico di lavoro dei chiller.
E’ altresì evidente che se si lavora su un accumulo di acqua gelida consistente, si può lavorare con salti termici differenti, in quanto poi il chiller è asservito da circolatori propri che assicurano la corretta portata e salto termico agli evaporatori.
Spero di essere stato chiaro a sufficienza.
Nel caso non esiti a contattarmi nuovamente.
Salve,
sono uno studente di ingegneria meccanica,alle prese con la tesi di laurea. Sostanzialmente devo valutare il possibile risparmio energetico, conseguibile dall’impiego della portata variabile(lato sonde, lato impianto e lato utenze), in impianti con pompa di calore geotermica reversibile.
Avrei i seguenti dubbi:
-Variando sia la portata d’acqua che la portata di refrigerante(R410A), è lecito assumere che le temperature di condensazione, evaporazione, ingresso ed uscita dell’acqua restino fisse e trascurare la variazione delle perdite di carico?
-Nel momento in cui raggiungo la portata d’acqua minima nello scambiatore (ho considerato di fissarla al 40% della portata massima), e continuo a variare la portata di refrigerante, posso considerare un approccio di temperatura costante?
Grazie infinite
Cordialmente
Simone
Gent.mo Simone, grazie per averci contattati.
riguardo i suoi dubbi, cerco di darle delle risposte di seguito:
-con una variazione equivalente, in linea di massima si, consideri che in realtà ci saranno delle variazioni causate dalla diminuzione delle turbolenze e dei coefficienti di scambio termico all’interno degli scambiatori.
-se ho capito bene la sua domanda, anche in questo caso direi di si, anche se andrà a scambiare meno quantità di calore e diminuirà il salto termico sull’acqua. Diciamo che senza considerare le variazioni di dati fisici dell’acqua al variare della temperatura, lo spostamento è abbastanza lineare.
mi spiace non poterle dare risposte più precise, ma in effetti delle variazioni sussistono sicuramente.
ci ricontatti per ulteriori chiarimenti.
buona giornata
Buongiorno,
la ringrazio per la sua disponibilità, mi scuso ma mi approfitto ancora del suo tempo.
Per la mia analisi sono partito dai dati forniti dal costruttore (potenza frigo, potenza assorbita e portata di refrigerante) relativi ad un compressore scroll a velocità variabile della Siam, e da un profilo di carico di un edificio.
Cercherò di spiegarmi meglio con degli esempi numerici:
Ho dimensionato lo scambiatore a piastre per il carico massimo 36 kW, con le seguenti assunzioni per l’evaporatore: Te=2°C, Tc=40°C, SE=5°C, SC=5°C, Tin=12°C, Tout=7°C; ho pensato di usare una valvola termostatica e un ricevitore di liquido dopo il condensatore per mantenere costante SE e SC al variare del carico.
Al di sotto del 40% del carico max devo necessariamente lavorare a portata d’acqua costante, ad esempio per una potenza frigo di 8,730 kW ottengo, fissando portata e Tin, i seguenti risultati: portata d’acqua=0,6861 kg/s, Tout=8,96°C; per determinarmi la Te ho ipotizzato un approccio costante di 5°C, quindi Te=3,96.
Con questa Te sono in grado di calcolarmi portata di refrigerante e potenza assorbita dal compressore; in modo analogo vado a determinarmi mediante un processo iterativo la Tc e quindi il flusso da disperdere alle sonde.
Quello che vorrei capire è se le ipotesi fatte sono sufficientemente attinenti alla realtà o se sia necessario realizzare un modello dello scambiatore per tener conto della variazione dei coeff. di convezione lato acqua e lato refrigerante e della diminuzione delle perdite di carico.
Inoltre se l’approccio di temperatura non è costante non saprei come calcolarlo.
Mi scuso per essermi dilungato così tanto, ma non riesco a trovare informazioni sufficientemente dettagliate per risolvere il mio problema, ogni suggerimento è molto più che gradito.
Cordiali Saluti
Simone
Buongiorno Simone,
il suo ragionamento è tutto corretto, consideri che avviene sicuramente una cosa:
lo scambiatore (evaporatore) risulta essere sovradimensionato per la potenzialità effettivamente richiesta.
Di conseguenza l’approccio di temperatura varierà, avvicinando la temperatura di uscita dell’acqua alla temperatura di evaporazione.
Agli effetti pratici, si avrà una regolazione della velocità di rotazione del compressore, per mantenere costante la temperatura in uscita dell’acqua.
Ho provato a fare delle simulazioni con il programma di calcolo degli evaporatori a piastre, lasciando “girare tutto”, si arriverebbe ad una temperatura in uscita dell’acqua di 3°C (da software), alle condizioni di minima potenza.
Salve,
io non posso che ringraziarla per i consigli e il tempo che mi ha dedicato.
A dir la verità avrei anche altre domande da porle, ma credo di aver già abusato abbastanza della sua disponibilità.
Grazie per la sua cortesia
Cordialmente
Simone
Buongiorno, io avrei da rispondere a questo quesito: significato del fattore Ft nel calcolo del delta Tmedio di uno scambiatore a fascio tubiero.
Il suo significato l’ho compreso, non è nulla di difficile, ma avreti bisogno di una risposta un po’ ampia, con informazioni a riguardo…qualcuno può aiutarmi? grazie….
Buongiorno,
volevo innanzi tutto ringraziarla per i preziosi ed utili consigli che mi ha dato qualche tempo fa, talmente preziosi che vorrei sottoporle un altro dubbio.
Dovendo installare uno scambiatore, come si valutano le sue perdite di carico? mi spiego meglio, volendolo mettere sull’aspirazione di una pompa centrifuga, c’è la possibilità che crei perdite di carico e rischio di cavitazione nella pompa o semplicemente il fatto di essere sottobattente assicura che la pompa non avrà problemi?
Grazie infinite
Cordiali saluti
Marco
Buongiorno Marco,
le rispondo solo ora, ma spero di essere utile.
In effetti posizionare uno scambiatore in aspirazione ad una pompe, può generare dei problemi di cavitazione.
L’ideale per scongiurare ogni problema è realizzare l’impianto con un circuito pressurizzato, quindi con vaso di espansione chiuso e tutte le varie sicurezze.
In questo caso una pressione di precarica dell’impianto, assicurerebbe il funzionamento della pompa.
Buongiorno Federica,
nello specifico a cosa si riferisce o meglio che informazioni le servono.
Ad esempio come varia questo fattore Ft e in base a cosa (numero di passaggi, sporcamento…???), se ci sono valori troppo piccoli che non sono accettabili in quanto il trasferimento del calore non è efficiente in quel tipo di scambiatore, ecc….grazie mille!
Salve
Devo dimensionare il circolatore di carico per un boiler Acs ( Rotex 328/14/0 con Tubo corrugato di carico, accumulo 300lt ) collegato ad una caldaia a Pellet da 25kw.
I dati che ritengo indicativi sono questi:
Boiler
Capacita’ di scambio. 920 w/k
Superficie scambiatore di carico 1,9 mq
Contenuto scambiatore 9,4litri
Temperatura mandata caldaia 75 gradi e set acqua boiler 60/65.
Mi puo’ indicare il metodo di calcolo da applicare.
Saluti
Buongiorno Claudio,
solitamente si considera sul ricircolo un delta di 15/20°C.
Definita la potenzialità 25 KW, dovrebbe andare più che bene un 1200/1500 lt/h
cordiali saluti
Grazie per avermi risposto, il mio dubbio e’ come utilizzare il dato della capacita’ di scambio (920 w/k), cioè riuscire a capire quanto riesce a scambiare il serpentino di carico.la sequenza temporale e’ questa: i 300 litri di acqua nel bollitore inizialmente a 60 gradi pian piano arrivano a 50, a questo punto la caldaia parte e riporta l’acqua a 60 gradi grazie al serpentino di carico descritto. Ma quanto riesce a scambiare in potenza?
Saluti
sono una laureanda in ingegneria chimica e avevo bisogno di una mano per un problema relativo al trasporto di calore per moto in condotti: dell’acqua a 20°C entra in un condotto di diametro D= 2,5cm. si vuole che all’uscita del condotto l’acqua arrivi a 60°C mantenendo moto laminare con Reynolds pari a 2000. sulla parete del condotto è imposto un flusso termico costate di 10 kW/m^2. si valuti la lunghezza del condotto considerando il moto completamente sviluppato.
Grazie milleeee!!!!
Il dato ritengo che sia 920 w/k, ovvero scambia 920 Watt per ogni grado di temperatura.
Per fare una verifica: in quanto tempo la caldaia le riporta a 60°C i 300 lt di acqua?
Una volta stabilito questo valore:
( 300 lt * (60-50°C) ) / tempo = Kcal/h
http://www2.ing.unipi.it/~a006600/eps/C5ber06.pdf
provi a vedere da qui se riesce a ricavare la portata rispondente al numero di Reynolds che deve rispettare.
Una volta definita la portata, il salto termico è in suo possesso, può definire il carico termico, quindi risalire alla superficie complessiva, ovvero alla lunghezza del tubo.
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Salve,volevo chiederle più o meno i valori dei rendimenti di uno scambiatore.grazie e buona giornata
Buongiorno Simone,
gentilmente può chiarirmi nello specifico, a quale tipo di rendimento si riferisce? globale termico?
e soprattutto a quale tipo di scambiatore.
Grazie e buona giornata,
Gentilissimo sig. Biolchi, vorrei sottoporle un mio problema.
Sto cercando di calcolare una tabella millesimale del calore per il condominio in cui vivo.
Leggendo in rete, ho capito di aver bisogno della POTENZA TERMICA di ogni singolo radiatore presente in ciascuno dei sei appartamenti del palazzo.
In esso sono presenti alcuni scaldasalviette in alluminio e radiatori in ghisa a 3/4 colonne di diverse dimensioni. In un sito, in particolare ho trovato la seguente formula:
Q = (314 x S) + (C x V)
dove Q è la potenza termica del radiatore, S è la superficie convenzionale e V è il volume, 314 è la costante sperimentale e C è il coefficiente convettivo, che dipende dal tipo di materiale (ghisa, acciaio o alluminio) e dal tipo di radiatore (piastra, elementi più o meno alettati, scaldasalviette, ecc.).
Il calcolo dell’energia dissipata nell’ambiente è proporzionale alla potenza termica dei radiatori e ad un coefficiente K che tiene conto della distanza dell’unità immobiliare dalla caldaia.
Ora le mie richieste.
Dove posso trovare i valori per C? E quelli per K?
La ringrazio anticipatamente per la sua risposta.
Cordiali saluti,
Daria
Aggiungo una richiesta: come posso tener conto del fatto che alcuni radiatori sono stati tolti definitivamente durante le recenti ristrutturazioni degli appartamenti?
Buongiorno Daria,
Mi mette veramente in difficoltà in quanto le domande che mi pone, sono al di fuori del mio campo di applicazione (lavoriamo in ambito industriale), quindi non ho esperienza, ma purtroppo nemmeno le risorse per poterle dare delle indicazioni attendibili.
Potrebbe provare a cercare sui vari manuali dal perito termotecnico, dove credo siano dati piuttosto comuni.
Mi dispiace.
Un cordiale saluto,
Gentile sig. Bolchi,
approfitto nuovamente della sua disponibilità; vorrei valutare la possibilità di lavorare con uno scambiatore a piastre a portata variabile lato acqua oltre che lato refrigerante. Per il momento mi sono limitato a far variare la portata dal 100% al 40%, valore al di sotto del quale il moto diventa laminare. Ora mi è stato chiesto di valutare la possibilità di far lavorare lo scambiatore con moto laminare, quindi al di sotto del 40%.
So che le correlazioni tra Re e Nu dipendono anche dalla geometria delle piastre come pure il numero di Re critico. Ho trovato delle correlazioni generiche per il moto laminare e turbolento ma non per la zona di transizione. Mi chiedevo quindi se potesse fornirmi qualche informazione in merito.
Ringraziandola per la disponibilità, porgo
cordiali saluti
Sandri Simone
Buongiorno Sig. Biolchi, sto sviluppando per la mia azienda (settore alimentare) un “piccolo” generatore di vapore. Più che un “generatore” è un pre-riscaldatore di acqua. Mi spiego meglio: lo scopo è quello di portare l’acqua di rete (solitamene 18°C) a 85°C. L’acqua attraversa una piastra in alluminio con avvolta a spirale una resistenza elettrica di 1,5 Kw. Il tubo è in Aisi304 di 10mm spessore 1mm è “all’interno” di questa piastra per 30 cm. Quanta acqua “riscaldata” riesco a produrre alla tempertura di 85°C in un ora? Ringrzio in anticipo e complimenti per la sua “semplicità” nel spiegare cose molto tecniche.
Gent.mo Simone, è un piacere rivederla qui sul blog.
Purtroppo questa volta non sono in grado di darle delle informazioni, in quanto questi valori non sono valori “sensibili” alle finalità delle nostre applicazioni, quindi anche sperimentalmente non li abbiamo mai registrati.
Cordiali saluti a lei
Valter Biolchi
Buongiorno Gianfranco,
dal punto di vista teorico, fornendo 1,5 KW di potenza elettrica, per riscaldare l’acqua da 18°C a 85°C, dovrebbe riscaldarne circa 18,5 kg/h.
Il problema è a mio avviso che la superficie di scambio rappresentata dal tubo, è troppo piccola per poter scambiare tutta la potenza termica somministrata dalla resistenza.
Ipotizzando un coefficiente di scambio di circa 250kcal/m2 h °C, servirebbe una superficie di scambio di 0,15/0,2 m2.
Nel suo caso, se non fatto male i calcoli ne ha 0,0094 m2.
Facendo dei calcoli grossolani, si potrebbe pensare che riesce a scaldarne la ventesima parte, salvo il fatto che poi subentrano altri fattori che limitano ulteriormente il coefficiente di scambio (moto laminare).
Gentile sig. Bolchi,
temevo che fosse così, visto che non ho trovato molto riscontro nella letteratura tecnica, ma ho provato comunque a chiederglielo; la ringrazio ancora una volta per la disponibilità.
Cordialmente
Sandri Simone
Mille Grazie sig. Biolchi le chiedo gentilmente un’ultima cosa, le formule per arrivare a questo calcolo le posso trovare da qualche parte? e Se invece di partire da 18°C dell’acqua riuscissi a partire da 40°C che superficie dovrei avere? Grazie. Gianfranco.
Nessun problema, ho interpretato il suo “sistema” (resistenza avvolta ad una piastre in alluminio con all’interno un tubo in acciaio), come se fosse uno scambiatore.
Ho applicato le formule che trova qui sopra, ipotizzando un coefficiente globale di scambio piuttosto contenuto (mi sa che sono stato anche un po ottimista), valutando che in mezzo c’è alluminio, acciaio, sicuramente dell’aria (dovuta penso ai giochi di montaggio).
Ho poi fatto un calcolo di uno scambiatore che facesse un servizio termico analogo, verificando la superficie necessaria…
spero di essere stato chiaro.
Cordialmente la saluto.
Gentile Sig. Biolchi,
vorrei sapere a che velocita’ tenere le due pompe grundfos ups a tre velocita’ (1,2 o 3) che muovono l’acqua calda (per mezzo di uno scambiatore) dei termosifoni e di una termocucina a legna.
grazie
pv
Buongiorno, ho recentemente acquistato una porzione di cascina di circa 200 mq posta su tre livelli e riscaldati a termosifoni tradizionali con una caldaia a condensazione (in cantina) funzionante a gpl e un accumulatore di acqua sanitaria di circa 200 litri.
Il precedente proprietario di parlava di una spesa annua esagerata per il gpl (circa 6.500 euro).
Al di la dei problemi di isolamento della cascina, mi chiedevo quanto costa mantenere calda l’acqua dell’accumulatore e poi se ha senso che esista, dato che siamo solo in due.
Secondo il suo parere ha senso sostituire il tutto con una caldaia turbo senza accumulatore? Quali sarebbero gli inconvenienti? e nel caso non ce ne fossero mi premeva capire in quanto tempo potrei ammortizzare il costo della nuova caldaia con il risparmio del gpl consumato per mantenere sempre calda l’acqua dell’accumulatore.
Spero di essere stato sufficientemente chiaro e la ringrazio fin d’ora per la gentile risposta
Gentilissimo Antonio,
pubblico il suo commento ringraziandola per averci scritto.
Purtroppo non sono un esperto nello specifico di questa tipologia di impianti, quindi non saprei come aiutarla.
Magari qualche nostro lettore potrà aiutarla.
Un cordiale saluto.
Buongiorno Paolo,
onestamente per poterle rispondere in modo adeguato, si dovrebbe conoscere il progetto termotecnico dell’impianto, ovvero capire per quale portata di acqua è stato dimensionato lo scambiatore.
Conoscendo la potenzialità della caldaia, potrebbe ipotizzare una portata, valutando un salto termico tra ingresso/uscita dello scambiatore di 10/15°C, a pieno regime.
Buiongiorno Sig. Biolchi,
non sono riuscito a ritrovare i dati della termocucina a legna e dello scambiatore a piastre (l’impianto risale a 6 anni fa).
Se riesco a trovarli le riscrivero’.
Intanto la saluto e la ringrazio per la sua gentilezza
e la sua sorprendente DISPONIBILITA’ e assoluta competenza !!
paolo v.
Gentile Sig. Biolchi
Le pongo un quesito che probabilmente riterrà stupido se ho uno scambiatore per l’acqua di una piscina di 40 mq, di potenza 35 kw significa che la caldaia che produce a monte l’acqua primaria dovrà avere una potenza almeno pari a 35 kw? ma di quanto superiore ?
grazie in anticipo
Buongiorno Francesca e prima di tutto grazie a lei per averci contattati.
Il quesito non è stupido per nessun motivo, anzi mi ha dato uno spunto per un prossimo articolo.
Sicuramente se lo scambiatore è progettato per “scambiare” appunto una potenzialità di 35 KW, a monte deve avere una caldaia di almeno 35 KW, parlando ovviamente di condizioni di funzionamento equivalenti.
In teoria la caldaia potrebbe/dovrebbe avere un po di margine, ma non è detto, mi spiego meglio.
Solitamente nel calcolare uno scambiatore per una qualsiasi duty termica ci si tengono dei margini, quindi nel suo caso la piscina magari richiedeva una potenzialità di 30 KW. Il progettista ha preso un piccolo margine tenendo conto di un minimo di sporcamento lato acqua piscina oppure semplicemente se si dovesse trovare a lavorare in condizioni termiche al limite.
Di conseguenza la caldaia può avere la stessa potenzialità termica, senza che il sistema ne risenta.
Nella pratica, le condizioni di riscaldamento iniziale di una piscina sono sempre più gravose rispetto a quelle di mantenimento, di conseguenza tutto il sistema, una volta a regime, funziona ad una potenzialità inferiore a quella richiesta in fase di partenza.
Spero di essere stato di aiuto.
Un cordiale saluto.
Grazie mille Sig. Biolchi
è stato chiarissimo e approfitterei ancora della sua gentilezza, le spiego quale è il mio problema dovrei fare una certifcazione di un centro di riabilitazione contenente una piscina di cc 40 mq, suddividendo la zona della piscina da quella della palestra, il riscaldamento della piscina è autonomo con pompa di calore mentre per l’acqua tecnica della piscina, il riscaldamento della palestra (di cc 350 mq) e l’acs vi sono due generatori a condensazione in cascata di 35 kw ciascuno.
Non so peraltro quanti kw associare all’acqua tecnica.
Cercavo appunto ausilio nella considerazione relativa alla presenza dello scambiatore da 35 kw, non so in verità.
Attendo una sua gentilissima risposta e la ringrazio anticipatamente.
Francesca d’Ambrosio
mi permetto di fare un’aggiunta: non sono eccessivi 35 kw per una piscina di 40 mq considerando che il centro è situato a Genova ?
grazie ancora
Francesca
Buonasera Francesca,
premetto che non sono un esperto nel dimensionamento di sistemi di riscaldamento per piscine, in quanto solitamente opera in ambito industriale.
Onestamente per 40 mq (ho immaginato 60 mc con una altezza media di 1,5 mt), pare anche a me piuttosto abbondante.
Significa riscaldare tutta la piscina in fase di riempimento in circa 40/48 ore, ma anche avere poi una potenza esuberante per il mantenimento.
Ho provato a dare un occhio in rete trovando indicazioni di potenzialità legate al volume della piscina…
Cordiali saluti.
Gentilissimo Sig. Biolchi
conferma il mio dubbio, la potenzialità in più servirà per il riscaldamento della palestra probabilmente.
Ci penserò ancora un po’ e grazie per i riferimenti
grazie comunque e cordiali saluti
francesca
Buongiorno Sig. Biolchi,
approfitto ancora una volta della sua disponibilità; in genere in uno scambiatore a piastre che perdita di carico viene considerata accettabile lato acqua?
Consideri che il carico massimo che devo soddisfare è di 37,5 kW con un deltaT di 4° e un approccio di 5°.
Non vorrei commettere scelte errate nella selezione dello scambiatore.
La ringrazio per qualsiasi utile consiglio potrà darmi.
Cordialmente
Simone
Buongiorno Simone,
solitamente con gli scambiatori a piastre si imposta di default una perdita di carico di 50 Kpa.
Negli impianti idrotermosanitari, spesso le perdite di carico sono più contenute, per limitare la potenza elettrica dei circolatori (25-30 Kpa).
Buona giornata.
Grazie mille per la sua risposta
Buona giornata anche a lei
Gentile Sig. Biolchi,
sono uno studente di ingegneria energetica dell’università di Bologna. Sto lavorando ad un impianto sperimentale che prevede di recuperare la potenza termica contenuta nei fumi di scarico di un impianto a biomassa e di convertire tale potenza termica in potenza elettrica tramite l’uso di celle termovoltaiche. Tali celle saranno lambite lato caldo da olio diatermico Agip Alaria 3 (http://www.martinisrl.it/schede/10002.pdf) e lato freddo da acqua. Il funzionamento ottimale delle celle termovoltaiche si raggiunge se tutto l’impianto è messo in pressione a 8 bar. Si sta ora lavorando al dimensionamento dello scambiatore di calore: esso dovrà permettere di portare l’olio diatermico alla temperatura di 230°C (ricordo che tutto il circuito olio deve essere in pressione a 8 bar) mediante l’uso di aria calda fornita da convogliatori di aria calda ( “phon industriali”: siamo ancora in fase sperimentale, così simuliamo i fumi caldi con l’aria dei phon) che forniscono temperature dell’aria in uscita variabili tra 50°C e 600°C.
Si hanno a disposizione 4 phon ciascuno dei quali può elaborare un flusso volumetrico variabile tra 250 e 500 lit/min
La portata ottimale di olio è stata calcolata in 3,33 lit/min e, a regime, l’olio entra nello scambiatore a 190°C e deve uscire a 230°C. La potenza scambiata nello scambiatore risulta pari a 4833,6 [W].
Ora mi è stato assegnato il compito di trovare un eventuale fornitore dello scambiatore in questione di cui abbiamo bisogno. COME FARE???
L’accoppiamento dei convogliatori con lo scambiatore non è un problema: abbiamo il supporto dei laboratori di metallurgia che possono aiutarci nelle modifiche.
L’unico dato che mi manca è la prevalenza dei convogliatori. Se questi non riuscissero a vincere le perdite di carico nell’attraversamento dello scambiatore si prevede accoppiamento con opportuna soffiante sul lato di uscita aria fredda dello scambiatore (sempre a mezzo di specifiche modifiche).
Crede di potermi aiutare?
Ringraziandola anticipatamente,
Distinti Saluti.
Mattias
Buonasera Mattias,
a livello di scambiatori di calore può fare riferimento a questo link.
Si tratta di apparecchi che nascono per il recupero termico da fumi di combustione di motori endotermici.
Esistono sia per produzione di acqua calda che olio diatermico.
Il problema potrebbe essere dato dalle dimensioni molto contenute del vostro progetto (trattandosi di un pilota), ma lo si può analizzare.
Per le perdite di carico, a livello di scambiatore, il problema è relativo, nel senso che si può impostare un valore di progetto da rispettare e dimensionare di conseguenza l’apparecchio.
Mi faccia sapere se ha trovato qualche spunto utile.
Cordiali saluti,
Valter
Gentile Sig. Biolchi,
mi scuso se la contatto nuovamente, ma sono assalito dai dubbi.
In uno scambiatore a piastre qual’è il limite di portata e di perdita di carico per evitare il moto laminare? Non conosco la geometria delle piastre solamente le dimensioni generali cioè w=120mm b=2,24mm; b è la distanza tra piastra e piastra non l’effettiva larghezza del canale.
Il dubbio nasce dal fatto che per perdite di carico inferiori a 20kPa il programma di selezione degli scambiatori che sto usando mi dice che la perdita di carico è troppo bassa; ho cercato di calcolare il numero di Re con quei dati (quindi in modo molto approssimativo) e per portate anche di 1200 kg/h ottengo Re=900 la perdita di carico è 1,47 kPa con 25 piastre.
Penso che 20kPa sia la perdita consigliata per non avere dei coeff. di scambio troppo bassi. Però vorrei avere la certezza che non si riferisca ad un valore limite sotto il quale il moto diventa laminare.
La ringrazio per qualsiasi utile consiglio potrà darmi
Cordialmente
Simone
Buonasera Simone,
20 kPa è un limite di perdite di carico piuttosto basso, ma NON inaccettabile per uno scambiatore a piastre.
Probabilmente il software che sta utilizzando, è stato “limitato” volutamente dal costruttore, per evitare problemi.
Solitamente per default inseriamo un valore di perdite di carico di 50 kPa, ma in molti casi, quando le pompe sono semplici circolatori (ad esempio), tale valore può scendere tranquillamente a quanto da lei indicato.
Sul software che utilizziamo internamente, possiamo inserire un valore di perdite di carico di 4 kPa. Consideri che con una velocità del fluido di 0,1 m/s nei canali, ho ancora un reynold di circa 300 (giusto per estremizzare).
Se dovesse servirle, mi invii i dati che le faccio una verifica al volo.
Buongiorno Sig. Biolchi,
io deve farle un monumento. Ecco i miei dati: ho dimensionato il condensatore per un carico massimo di 37,5 kW ottenendo i seguenti risultati Tc= 39,9° Tin=30° Tout=35° Portata=6459kg/h kPa=33. Il carico minimo è 7 kW, se considero come limite 4kPa dovrei poter arrivare a 13kW ottenendo Tc=36,7° Tin=30° Tout=35° Portata=2239kg/h .
Sotto i 13kW mantengo fissa la portata e vario il deltaT.
La stessa cosa la faccio all’evaporatore con un carico che va da 30 a 5 kW con un SE=5.
Grazie infinite.
Buona giornata
Sandri Simone
Buongiorno Simone,
le ho trasmesso via email un paio di dimensionamenti.
Ho utilizzato R407c, non essendo indicato il tipo di freon.
Per l’evaporatore, ho ipotizzato condizioni standard (7/12°C lato acqua).
Provi a vedere se il tutto è chiaro.
Buona giornata.
Valter
Salve Sig. Valter,
sono lo studente dell’univ. di Bologna che le ha chiesto aiuto per trovare uno scambiatore olio diatermico-aria per un impianto sperimentale di recupero termico con celle termovoltaiche. In effetti, se l’impianto avesse una taglia di un ordine di grandezza maggiore avremmo già risolto il problema con il link che mi ha proposto. Anche il più piccolo degli scambiatori nell’elenco del link di cui sopra credo sia esageratamente sovradimensionato. Per eventuali scale-up dell’impianto potrebbero essere un’ottima soluzione. Il fatto è che, ahimè, a in questa prima fase c’è la necessità di studiare il comportamento di un singolo modulo termovoltaico che ha dimensioni e potenze ridottissime. Se al posto di scambiatori a fascio tubiero si adottasse una soluzione con scambiatore a piastre? Anche se progettualmente non sono del tutto idonei al tipo di applicazione, credo che il vantaggio in termini di compattezza ed economicità possa essere rilevante. Potrebbe esserci la possibilità di qualche soluzione di questo tipo?
Ringraziandola per la gentilissima disponibilità,
Cordiali saluti.
Mattias
P.S. i miei più sinceri complimenti per la professionalità e disponibilità con cui porta avanti l’impegno di gestire questo blog. Ammirevole.
Buonasera Mattias,
grazie per i complimenti e per rimanere in contatto con noi.
In effetti accettando i limiti intrinsechi di uno scambiatore a piastre, l’applicazione potrebbe essere “testabile”.
Se gentilmente mi invia qualche dato supplementare, vedo di farle un dimensionamento di massima.
Cordialmente
Valter
Salve sig. Biolchi,
Innanzitutto mi unisco anch’io ai complimenti per il modo in cui porta avanti l’interazione con gli utenti del blog.
Sono uno studente laureando in ingegneria dei sistemi energetici presso l’università dell’aquila; una parte del mio lavoro di tesi consiste nello studiare tecnicamente ed economicamente un’applicazione cogenerativa per la quale avevo pensato di impiegare uno scambiatore a piastre lato utenza. Non avendo competenza nel dimensionare questi elementi, le chiedo un aiuto in proposito.
Le caratteristiche del calore di recupero sono le seguenti:
Fluido caldo: acqua glicolata 40%
Portata: 15 m3/h
Temperatura: 85°C
Pressione: max 3 bar
Il fluido da riscaldare è acqua glicolata nelle stesse condizioni, con una portata di 46 m3/s alla temperatura di 30°C circa
Ringraziandola per la disponibilità, la saluto cordialmente.
Salve, sono un installatore, sto realizzando una centrale termica da 150 kw per una palestra, in essa sono stati installati 2 boiler,uno da 1000L e uno 2000L,visto l’elevato periodo di picco, circa 50min.,si è deciso di montare uno scambiatore a priastre per ridurre il salto termico provocato dall’ingresso di acqua a 10°nei boiler e per ridurre i tempi di compensazione. Potete aiutarmi ad individuare uno scambiatore a piastre dimensionato per far si che l’acqua in ingresso nei boiler non sia più di 10° ma anche leggermente superiore. Grazie
Buonasera Giacomo,
grazie per i complimenti, ma soprattutto per averci contattati.
le trasmetto via email un dimensionamento di massima, gli dia un occhio, quindi mi faccia sapere se può andare bene.
Un cordiale saluto,
valter biolchi
Buonasera Dino,
grazie per aver scritto sul blog.
Se ho capito in modo corretto l’idea è buona.
Mi servirebbe sapere la temperatura dell’acqua che utilizzerebbe per poter dimensionare uno scambiatore che faccia al caso suo.
Mi può mandare qualche dato?
grazie
valter biolchi
Buongiorno! Complimenti per il blog e per la preparazione dimostrata negli innumerevoli consigli. A tal proposito vorrei chiedere un parere riguardo ad un progetto casalingo-fai da te.
Dispongo di una stufa a legna ad accumulo in maioliche e refrattario (tipo stufe tirolesi) che fornisce calore pressochè costante giorno e notte garantito da un’accensione ogni 12 ore.
Una delle pareti (riscaldante!) di questa stufa è quasi appoggiata su un muro. Essendoci uno spazio di circa 8 cm tra stufa e parete vorrei far circolare in questa intercapedine una serpentina in rame da 1cm di diametro x 5m di lunghezza contenente acqua che verrebbe poi indirizzata (circolazione naturale) ad un boiler da XX litri (l’ideale sarebbe 60 L).
La temperatura della parete della stufa in questione oscilla tra i 60° e gli 80° 24h su 24 (il costruttore austriaco dice che in “teoria” in condizioni ottimali dai suoi calcoli potrebbe raggiungere i 92° max).
Vorrei un consiglio sulla fattibilità o meno del “folle” progetto (si può fare o è una sciocchezza?) e sull’eventuale dimensionamento della serpentina ovvero lunghezza, calibro e disposizione (se a contatto con la parete calda o a breve distanza o saldata su una piastra in rame a contatto sempre con la parete calda) e sapere se il volume d’acqua del boiler è congruo per ottenere h2o a 50°. Grazie per le perle di “sapienza” e per qualsiasi dritta possa fornirmi! Buon lavoro a tutti!
Buona sera, c’è qualcuno che sa dirmi come estrapolare le equazioni citate direttamente dall’eq. di energia di Navier-Stokes, vorrei ottenere i risultati sopra descritti in termini proprio di divergenze di velocità e compagnia bella. Grazie per l’informazione.
Salve Sig.Biolchi, Le comunico i dati richiesti, l’acqua in entrata sul primario è 80°, ingresso secondario 10°.In attesa di una sua risposta in merito Le porgo distinti saluti
Buongiorno Shimon,
Grazie per averci contattati.
sicuramente la cosa è fattibile. Personalmente proverei con del tubo da 1/2″ in rame, sagomato tipo serpentino, aderente alla parete della stufa, verificando se si riesca a far circolare l’acqua per convezione.
Si tratta a tutti gli effetti di una cosa parecchio empirica e fare valutazioni sui risultati è complicato.
Il volume mi pare ben dimensionato.
Cordiali saluti,
valter biolchi
Rimanendo su modelli della nostra gamma, opterei per uno scambiatore tipo 1700/80.
Scambiatore con lunghezza termica elevata, in modo da favorire un buon recupero.
Ho provato a dimensionarlo con una portata di circa 6,5 mc/h, l’acqua in ingresso si riscalderebbe fino a circa 30°C, impegando la potenza di 150 KW della caldaia.
spero di aver capito tutto.
Cordiali saluti,
valter biolchi
Buongiorno, ho eseguito il calcolo di un raffreddatore a serpentino e ora avrei bisogno di conoscere le perdite di carico che introduce sulla linea in cui è installato.
Avevo pensato di considerare la sua lunghezza per quelle distribuite e due curve a 90° per quelle concentrate, più naturalmente imbocco e sbocco.
E’ inoltre, secondo lei, possibile affrontare il problema con la similitudine elettrica cioè considerando il serpentino come un’induttanza di N spire che introduce una caduta di potenziale?
Buonasera Davide,
il suo approccio è corretto.
Può utilizzare l’app per iphone che abbiamo realizzato.
Sulla seconda domanda, mi prende in castagna, non so darle una risposta, in quanto non sono in grado di fare questa similitudine.
Cordiali saluti,
valter biolchi
Egregio Signor Walter,
complimenti per il blog e per l’altruismo.
Il mio problema è:
valutare se una caldaia(già installata Sud Italia) di 90.000 Kcal
sia stata sufficiente a riscaldare un Residence di 2760 m3,
ed inoltre con un boiler di 1500 litri a riscaldare l’acqua calda sanitaria per 22 monolocali con bagno e cucina.
Vorrei avere qualche strumento in più per valutare tutto questo.
Grazie
Distinti saluti.
Buongiorno Nicola,
mi fa una domanda da progettista di impianti.
Onestamente non me la sento di risponderle in modo rapido.
L’ideale sarebbe sentire un termotecnico, sottoponendo il progetto completo, in modo che possa valutare dispersioni e carichi termici in modo adeguato.
Mi dispiace non poterle dare risposta migliore.
cordiali saluti
valter biolchi
Buongiorno Sig Biolchi e buone feste, ho trovato per caso questo sito e lo trovo molto utile. Sono un tesista magistrale di ing. meccanica, sto progettando un impianto solare termico di teleriscaldamento (sono nella fase preliminare)che debba produrre una potenza termica di 14MWth . Valutando la portata d’acqua che deve attraversare lo scambiatore (acqua/acqua) mi vengono valori molto elevati. Se però all’interno dello scambiatore avvenisse un passaggio di fase (da un lato dello scambiatore) la portata sarebbe notevolmente più bassa essendo il salto entalpico molto importante. Tuttavia le vorrei chiedere se tale opzione le sembra fattibile e se non ci sono importanti controindicazioni.
Buongiorno Tommaso,
grazie per averci contattati.
In effetti il cambio di fase implica una notevole diminuzione di portata, causa il valore del calore latente di evaporazione/condensazione.
Ora non so se lei intende applicarlo su entrambi i lati dello scambiatore, Immagino che i dati lato centrale siano fissi e possa variare quelli lato utenze.
Consideri che diventa complicato trasportare un fluido come il vapore, in quanto subentrano problematiche legate a condense, scarichi ecc…
per diminuire un po’ le portate, potrebbe aumentare i salti termici, consideri che negli impianti di teleriscaldamento solitamente si lavora con acqua surriscaldata.
se posso esserle di aiuto, mi invii qualche dato ulteriore che provo a fare una analisi più mirata.
Cordiali saluti,
valter biolchi
grazie per la celere risposta.
Sto facendo il dimensionamento prendendo la condizione più sfavorevole, che avviene in inverno inoltrato. L’impianto di riscaldamento (un sistema solare termico) deve riscaldare il fluido vettore, che poi cederà il suo calore all’acqua in pressione nello scambiatore facendola arrivare ad una temperatura di 120°C (la temperatura iniziale dell’acqua era di 60°C). La mia idea è quella di far avvenire il passaggio di fase del vapore che faccia compiere il salto termico di 60°C all’acqua in pressione.
I dati che ho sono i 14 MWtermici da fornire e le temperature di andata e ritorno dall’utenza (rispettivamente 120 e 60 °C). In uno scambio acqua/acqua ciò implica portate molto importanti viste le temperature di produzione del calore che non sono molto elevate.
Quali dovrebbero essere le precauzioni per poter lavorare con il passaggio di fase del vapore?
In pratica, se ho ben capito, utilizza un fluido vettore, e vorrebbe anzichè riscaldare l’acqua da 60 a 120°C, farla evaporare, utilizzando quindi vapore saturo?
Se il vapore viene utilizzato in sottocentrali nelle immediate vicinanze della centrale, la cosa è piuttosto semplice, viceversa, se deve distribuire vapore a diverse sottocentrali dislocate geograficamente, la cosa diventa complicata, sia per il trasporto/distribuzione del vapore, che per il corretto recupero delle condense. Mi sentirei di sconsigliare questa soluzione (a mio modesto parere).
Mi sono spiegato male:
l’acqua viene inviata all’utenza in pressione e a 120°C è in forma liquida. Perchè arrivi a 120°C (partendo da 60°C) l’idea è quella di farle attraversare uno scambiatore dove evolve un fluido (vapore acqueo) che subisce un passaggio di fase.
Ok ottimo.
Direi che in questo modo la soluzione è funzionale ed efficiente.
Sicuramente sfruttando il calore latente di condensazione del fluido primario, le portate diminuiscono.
Controidicazioni non ce ne sono, anzi.
Faccia attenzione alla selezione dello scambiatore, potrebbe sfruttare anche il sottoraffreddamento del liquido, visto che parte da una temperatura di 60°C sul secondario.
Buonasera,
complimenti per l’interessantissimo sito.
questo è il mio quesito
stufa a legna posta in un angolo che irradia e scalda la parete posteriore fino a 50°-60°C.
Domanda: vorrei dimensionare un pannello in ferro tipo “canne d’organo” per scaldare l’aria più fredda dal pavimento e farla uscire calda dopo l’attraversamento delle canne. E’ fattibile? che dimensione (sezione, altezza, spessore) dovranno avere le canne? a che altezza da terra dovranno essere poste?
grazie in anticipo per la vostra risposta
Buonasera Michele,
mi mette in difficoltà, in quanto non ho esperienza in questo genere di applicazioni.
Spero che qualcuno dei nostri lettori sia in grado di darle supporto.
cordiali saluti e grazie per il complimenti,
valter biolchi
Buongiorno,
ho un termocamino che produce aria calda, mi sono però autocostruito all’interno un portalegna in tubo di ferro saldato con spessore 2 mm, la superfice totale è di 12000 cm quadrati, all’interno del quale faccio passare acqua tramite una pompa.
Per i primi 2 anni ho fatto funzionare l’impianto collegato al riscaldamento dell’appartamento, ottenendo buoni risultati, l’impianto riusciva a tenere la temperatura dell’acqua costate sui 50°, adesso però con l’adozione delle valvole termostatiche mi risulta troppo difficile conciliare le due cose, in quanto quando le termostatiche si chiudono il camino continua comunque a riscaldare l’acqua che va in sovratemperatura.
Vorrei modificare l’impianto collegando al camino uno o due termoconvettori dedicati, scollegati dall’impianto dell’appartamento.
La cosa so che è fattibile perchè funziona da 10 anni a casa dei miei genitori, alimentando un aerotermo da 2000W.
Devo acquistare gli aerotermi per il mio appartamento e vorrei capire che potenza è necessaria per smaltire il calore prodotto dallo scambiatore che ho dentro il camino.
Quindi, e possibile calcolare la potenza termica prodotta dallo scambiatore che ho costruito una volta avvolto da un fuoco di legna ?
L’impianto che voglio costruire è aperto, quindi è previsto contenitore aperto per l’accumulo dell’acqua.
Ringrazio in anticipo per qualsiasi aiuto o consiglio.
Buongiorno Andrea,
grazie per averci contattati.
Calcolare la potenza termica prodotta è abbastanza semplice:
verifichi la portata di acqua che fa circolare all’interno dello “scambiatore” nel camino.
con un termometro misuri la temperatura dell’acqua in ingresso allo scambiatore e quella in uscita dallo scambiatore, con il camino in funzione ed a regime.
Moltiplicando la differenza tra le due temperature (temp uscita – temp ingresso) per la portata in litri/ora, ottiene la potenzialità in Kcal/h.
se le serve in KW, divide la potenza ottenuta per 860 (kcal/h / 860).
spero di essere stato chiaro.
un cordiale saluto,
valter biolchi
Buongiorno sig. Biolchi,
sono uno studente di ing. dei materiali e mi è stato assegnato un progetto relativo ad uno scambiatore di calore a fascio tubiero equicorrente.
Dovrei fare una stima molto approssimativa circa il flusso di calore da asportare per avere del gas saturo a una certa T e la quantità di acqua di mare richiesta affinché ciò si verifichi.
Secondo i dati forniti dal professore:
Fluido caldo = gas condensato (saturo d’acqua + 10% CO2), Tin= 70°C, Tout= 30°C, P= 50 bar, Portata=10^6 m^3/giorno.
Fluido di raffreddamento = acqua di mare, Tmax_scarico=35°C, Tin (ipotizzata)= 15°C
***
Sulla base di questi dati ho calcolato assieme al mio collega di studi (e spero sia corretto) un flusso di calore pari a = 6.51 * 10^10 J/giorno con una portata di acqua di mare di 8.13 * 10^5 Kg/giorno
Inoltre dovremmo fare delle stime riguardo il Life Cycle Cost su una rosa di tre materiali per i tubi in cui passa il gas (ci sono stati assegnati Acciaio al carbonio C30, Acciaio inox duplex 2205 e Cupro-Nichel 70/30). Purtroppo però non sappiamo dove reperire informazioni circa i costi sia di progettazione di un impianto del genere che dei materiali usati.
Sempre riguardo al dimensionamento, come posso stimare lo spessore dei tubi sulla base del calore che deve essere scambiato e del conducibilità dei materiali?
La ringraziamo per l’eventuale risposta.
Buona giornata.
Buonasera Alessandro,
interessante problema da risolvere, con un buon numero di incognite.
Merita senza dubbio una risposta più approfondita di quella che le posso dare in queste poche righe.
Prima di iniziare però le chiedo un chiarimento sul fluido caldo:
cosa intende per fluido caldo=fluido condensato…
immagino che lei debba raffreddare il gas e condensare l’acqua.
il carico termico sarà quindi determinato dal calore sensibile per il raffreddamento del gas + il calore latente di condensazione dell’acqua + il calore sensibile di sottoraffreddamento dell’acqua.
non ho verificato i suoi calcoli sulla duty termica, che dovrebbe comprendere questi tre valori, ma posso fare una verifica rapida settimana prossima.
Per la seconda parte, solitamente su acqua mare si utilizza del cupro/nickel, per scongiurare la corrosione dovuta ai cloruri, che tra l’altro con queste temperature di parete diventa un fattore importante.
Non sono un esperto in questo settore specifico, ma lo spessore andrebbe determinato in base a dei diagrammi di isocorrosione legati alla tipologia del materiale prescelto, quindi ragonando al contrario, verificare lo scambio termico.
Con la mia estrazione di “piastrista”, solitamente non mi pongo il problema dello spessore, ma qui diventa determinante.
spero di esserle stato di aiuto, almeno per una prima analisi.
Mi faccia sapere se posso supportarla in altro modo,
cordialmente la saluto,
valter biolchi
Intanto la ringrazio per la risposta.
Ad essere sinceri la natura di quel gas condensato è il dubbio che ci siamo posti anche io e il mio collega e stiamo provvedendo a farci dare una descrizione più precisa dal professore… Nel caso cercheremo di ricontattarla.
Per il resto ci siamo direzionati all’incirca sulle sue stesse considerazioni sia a livello corrosionistico che di scelta del materiale.
La ringraziamo ancora per il suo supporto,
e complimenti per quanto ha fatto fino ad ora!
Buona serata
Alessandro
Grazie Alessandro per i complimenti.
Buon lavoro,
valter