“ Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Rate Problem . ”
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“Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Rate Problem.” Università di Roma – Tor Vergata Facoltà di Ingegneria – Dipartimento di Ingegneria Meccanica Anno Accademico 2011-2012 Ing. G. Bovesecchi Termotecnica 1 [email protected] 06-7259-7127 (7249/4657)
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“Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Rate Problem.”
Università di Roma – Tor VergataFacoltà di Ingegneria – Dipartimento di Ingegneria Meccanica
Anno Accademico 2011-2012
Ing. G. Bovesecchi
Termotecnica 1
[email protected] 06-7259-7127 (7249/4657)
Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Size Problem
In uno scambiatore di calore a fascio tubiero del tipo 1-2 con tubi piegati a U (cfr. figura) dal lato tubi entra olio a 160°C con velocità di 1m/s. Dal lato mantello (sezione di 0.25m2) entra acqua a temperatura di 120°C con velocità di 0.3m/s. I tubi sono di alluminio (λ=205 W/mK) di lunghezza totale (inclusa la piegatura a U) di 10m con diametro esterno di 50mm e spessore 3mm e in numero di 130.Calcolare il flusso termico scambiato e le temperature di uscita de due fluidi.
Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Size Problem
cp (kJ/kg K) ρ (kg/m3) υ (m2/s) λ (W/m K) Pr
olio 2.483 806 5.6×10-6 0.132 84
acqua 4.19 945 2.47×10-7 0.685 1.446
Le temperature dei due fluidi sono calcolate alla temperatura di ingresso dei due fluidi:
Dal lato mantello usure la relazione empirica:
Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Size Problem
Dove s è la spaziatura tra i tubi (100mm) e d il diametro esterno.
Dove il diametro equivalente è dato dall’espressione:
Dal lato tubi usare la relazione di Dittus-Bolter:
Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Size Problem
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Iniziamo con il caratterizzare il lato tubi:
Calcoliamo quindi il Ct
Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Size Problem
Passiamo quindi al lato mantello:
Calcoliamo ora R e NTUt
Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Size Problem
L’NTU è funzione del coefficiente globale di scambio (U) della superficie di scambio e del Ct.
Calcoliamo il coefficiente di scambio convettivo dal lato tubi (ht)
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Per il lato mantello avremo che:
Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Size Problem
Quindi U sarà:
La superficie totale di scambio è data da:
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Dal grafico si ricava P:
