Velocità dei fluidi negli scambiatori di calore

L’installazione di uno scambiatore di calore può apparire piuttosto banale, tanto più che i manuali di uso sono tutti molto chiari, dando informazioni corrette ed esaustive.

Molto spesso, per eccesso di zelo progettistico o per una banale disattenzione, si può incorrere in problemi che appaiono inspiegabili che invece ragionando, presentano la soluzione proprio dove non ce la si aspetta.

Come ho spiegato in precedenti articoli, il corretto funzionamento di uno scambiatore a piastre, dipende da molti diversi fattori, uno di questi è il coefficiente globale di scambio, che per essere mantenuto nei range previsti, richiede una velocità dei fluidi interessati allo scambio di un certo valore.

In sostanza quando avremo moto turbolento il coefficiente di scambio sarà corretto, se viceversa il fluido dovesse avere un moto laminare, si incorre in un deficit di prestazioni che può pregiudicare il corretto funzionamento.

Detto questo, vale la pena ricordare che molte volte, un eccessivo sovradimensionamento dello scambiatore, applicato allo scopo di preservarsi da sorprese legate al rendimento del sistema, può provocare l’effetto opposto, ovvero non dare le prestazioni aspettate in fase di progetto.

I software di calcolo più sofisticati, già prevedono degli allarmi, indicando velocità troppo basse dei fluidi, ma spesso non tutto può essere previsto in fase di progettazione.

E’ il caso di un nostro cliente, che installato lo scambiatore (saldobrasato a piastre) in modo non convenzionale, si è ritrovato con delle prestazioni nettamente più basse rispetto a quanto previsto.

Fatte le opportune verifiche, le cause del problema sono state evidenziate come segue:

  • portata del fluido di raffreddamento scarsa
  • velocità nei canali al limite del moto laminare
  • cattivo riempimento dello scambiatore (installazione orizzontale con attacchi verso l’alto)

Incrementando di poco la portata di acqua e modificando la posizione di installazione il problema si è “magicamente” risolto e la centralina idraulica non ha più risentito di surriscaldamenti di olio.

Pubblicato in Installazione, pompaggio dell'acqua, Scambiatori di calore

2 commenti su a “Velocità dei fluidi negli scambiatori di calore

  1. Buongiorno Ennio,
    grazie per averci contattati.
    Sicuramente conoscendo la dimensione delle piastre, il loro numero (quindi il numero dei canali) e la portata del fluido, è possibile farsi un’idea piuttosto realistica della velocità interna allo scambiatore.
    In pratica lei consideri che se le piastre sono tutte in parallelo (ovvero lo scambiatore non prevede più passaggi in serie), può considerare la sezione di passaggio di ogni singola piastra come la larghezza * la profondità di stampaggio (pressing depth), il tutto moltiplicato per il numero di canali (la metà del numero delle piastre) le fornisce il valore della sezione di passaggio del fluido.
    In realtà bisognerebbe dedurre lo spazio dello spessore delle piastre, ma stiamo parlando di peanuts…quindi non andrei troppo per il sottile.
    I software di calcolo solitamente hanno una funzione che permette di verificare anche la velocità nel canali, elemento importantissimo non solo per non correre rischi di moto laminare, ma anche nel caso di scambiatori a piastre utilizzati come condensatori, ma magari ne parlo un’altra volta.

  2. Salve,
    sono un laureando di ingegneria e relativamente alla valutazione del coefficiente di scambio termico per il dimensionamento di uno scambiatore a piastre, mi chiedevo se fosse possibile stimare in qualche modo la velocità del flusso all’interno dello scambiatore. Mi spiego meglio: nota la portata in ingresso, col diametro dei bocchelli è semplice calcolare la velocità (che nel mio caso è di circa 4-5 m/s), tuttavia so che le velocità all’interno dello scambiatore, da cui dipende effettivamente il coefficiente di scambio, sono più basse. Pertanto mi chiedevo se dalle dimensioni delle piastre, note le condizioni di flusso in ingresso, è possibile calcolare tale velocità, o se viceversa, imponendo una velocità del fluido ottimale (non so, diciamo 0.8 m/s), si possono dedurre le dimensioni delle piastre.
    La ringrazio in anticipo per l’attenzione.

    Con cordialità

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