DIMENSIONAMENTO DI UNO SCAMBIATORE A FASCIO TUBIERO:

Transcript

1 DIMENSIONAMENTO DI UNO SCAMBIATORE A FASCIO TUBIERO: Input: Caratteristiche dei fluidi Portate Temperature Pressioni e Perdite di carico consentite Restrizioni sui fluidi e sugli spazi - 1 -

2

3

4 A Removable Channel and Cover B Bonnet (Integral cover) C Integral with Tubesheet Removable Cover N Channel Integral with Tubesheet and Removable Cover D Special High Pressure Closure - 4 -

5 E One pass Shell F Two-pass Shell with longitudilal baffle G H J Split flow Double split flow Divided flow K Kettle X Cross flow - 5 -

6 Fixed tube Sheet like A stationary head L Fixed tube Sheet like B stationary head Fixed tube Sheet like C stationary head M N Outside packed floating head P Floating head with backing device Pull-through floating head S T U-tube bundle U Externally sealed floating Tubesheet W - 6 -

7 1. Calcolo / Scelgo le specifiche mancanti. Calcolo il Carico termico Q 3. Fisso un valore di U D di primo tentativo 4. Calcolo la forza motrice T 5. Calcolo l area di scambio 6. Scelgo la geometria dello scambiatore 7. Calcolo le velocità e Re 8. Verifico v e Re: Si => avanti No => torno al punto 6 9. Calcolo i coefficienti parziali h i e h Calcolo U C e R D 11. Verifico R D : Si => avanti No => torno al punto 1. Calcolo P 13. Verifico P: Si => avanti No => torno al punto Calcolo il costo di costruzione 15. Verifico il costo: Si => avanti No => torno al punto 1-7 -

8 SPECIFICHE E CARICO TERMICO Bilanci globali Q = (WCp) h (T 1 -T ) Q = (WCp) c (t -t 1 ) U D DI PRIMO TENTATIVO => Tabelle FORZA MOTRICE T LM = ( T t ) ( T t ) 1 F T = f(r,p) R = T ln T 1 ( W Cp ) c W Cp t t = T T 1 ( ) t h t 1 ( ) ( T 1 t 1 ) P = t t AREA DI SCAMBIO A 0 = U D Q F T T LM - 8 -

9 FLUIDO LATO TUBI E LATO MANTELLO Alte Pressioni Alte Temperature Fluidi Corrosivi Fluidi sporcanti Lato Tubi P => Tubi Fluidi viscosi => Lato mantello Fluidi nei Tubi: Acqua di raffreddamento Fluidi corrosivi o incrostanti Fluidi ad alta P Fluido piu caldo Vapor d acqua Fluidi nel mantello: Vapori condensanti Elevati salti termici ( C) - 9 -

10 GEOMETRIA DELLO SCAMBIATORE Caratteristiche commerciali Tipologia => TEMA Numero di passaggi per lato => F t Diametro e lunghezza dei tubi => tabelle Maglia Quadrata Triangolare Passo => 1.5 d e Tipo e numero di diaframmi => 0. 1 D s

11 - 11 -

12 CALCOLO LE VELOCITÀ E Re v = w Aρ vlρ R e = µ Lato tubi: A π d = 4 i N N t p L=d i Lato mantello (Metodo semplificato di Kern) ( A s = P d 0)D s l B P P => passo tra i tubi D s => diametro del manto l B => distanza tra due diaframmi consecutivi - 1 -

13 D s : a) da tabelle commerciali. b) dalla relazione empirica: 1/ n N D b = d t 0 K 1 con D s = D b +D c N t e K 1 da tabelle Area di passaggio L = de = 4 => diametro idraulico Perimetro bagnato maglia quadrata: d e = 4 P Q πd 0 4 πd 0 maglia triangolare: d e = 4 ( 0.87P t ) P t 1 πd 0 πd

14 COEFFICIENTI PARZIALI h I E h 0 Lato tubi: Nu = C Re 0.8 Pr 0.33 ϕ con ϕ= µ µ w 0.14 µ w = viscosita alla parete C = 0.01 per gas 0.03 per liquidi non viscosi 0.07 per liquidi viscosi valida per: Re > 10000; 0.7 < Pr < 160; L t /D > 10 Lato mantello: Nu = Re s Pr 0.33 ϕ

15 COEFFICIENTE GLOBALE U C ' 1 ln 1 h d d k d hd d U i i i C + + = π Spesso k/d o >> h 0 0 ' 1 1 h hd d U i i C + = U D E R D d C D R U U + = 1 1

16 PERDITE DI CARICO P Lato =tubi: Lt ρ v P = 4 f0 D f 0 = f(re, caratteristiche del tubo) f 0 = Re -0.5 => Re < x 10 4 f 0 = Re -0.5 => Re > x 10 4 Grafici Lato mantello (Kern) w Ds ( N + 1) P = 4 f A N=numero di diaframmi s ρ de f => grafici

17

18 Progetto termico scambiatore di calore Heat Exchanger Specification Sheet 1 Company: Università di Cagliari Location: 3 Service of Unit: Our Reference: 4 Item No.: Your Reference: 5 Date: Rev No.: Job No.: 6 Dimensioni / mm Tipo oriz Connected in 1parallelo 1serie 7 Superf./unita' (eff.) m Mantelli/unita' 1 Superf./mantello (eff.) m 8 FUNZIONAMENTO DI UN' UNITA' 9 Distribuzione fluido Lato Mantello Lato Tubi 10 Nome del fluido 11 Fluid quantity, Total kg/h 1 Vapore (Dentro/Fuori) kg/h 13 Liquido kg/h 14 Noncondensabile kg/s Temperatura(ingresso/uscita) C 17 Punto di rugiada/punto di ebollizione C 18 Densita' kg/m3 19 Viscosita' cp 0 Peso molecolare, Vap 1 Peso molecolare, NC Calore spec. kcal/(kg*c) 3 Conducibilita' termica W/(m*K) 4 Calore Latente kcal/kg 5 Pressure bar 6 Velocita' m/s 7 Perdita di carico, cons./calc. kgf/cm 8 Resist. di sporcamento (min.) m*h*c/kcal 9 Calore scambiato kw MTD corretto C 30 Tasso di scambio, Servizio Sporco Pulito 31 COSTRUZIONE DI UN MANTELLO Sketch 3 Lato Mantello Lato Tubi 33 Pressione di prova/progetto kgf/cm 34 Temp. di progetto C 35 Numero di passi per mantello 36 Sovraspessore di corrosione mm 37 Connessioni In 38 Dimensionamento/rating Fuori 39 mm Intermedio 40 Numero tubi DE Tks-avg mm Length mm Passo mm Disposizione 41 Tube type Materiale CS tubi 4 Mantello ID OD mm Coperchio mantello CS 43 Canale o coperchio Coperchio del canale 44 Piastra tubiera fissa Piastra tubiera - flottante 45 Coperchio testata flottante Piastra d'urto nessuno 46 Diaframmi-trasversali Tipo Taglio(%d) oriz Spazio: c/c mm 47 Diaframmi-longitudinali Tipo sigillo Ingresso mm 48 Supports-tube Tipo 49 Sigilli dei bypass Giunto tubo-piastra tubiera scanalare/mandrinare 50 Giunto di dilatazione Tipo 51 RhoV - Bocchello d'ingresso Ingresso del fascio Uscita del fascio kg/(m *s) 5 Guarnizioni - lato Mantello Lato Tubi 53 testata flottante 54 Richieste del codice ASME Sez VIII Div 1 Classe TEMA 55 Peso/mantello Riempito d'acqua Fascio kg 56 Osservazioni 57 58