Scambiatore a fascio tubiero

Transcript

1 t T Recipiente agitato fluido refrigerante a temperatura t uniforme Recipiente a temperatura T uniforme Scambiatore a fascio tubiero - -

2 Scambiatore a doppio tubo Scambiatore a Piastre - -

3 COEFFICIENTE GLOBALE DI SCAMBIO D. Fluido A Sporcamento Fluido B Scambio di calore tra due fluidi a diversa temperatura attraverso una parete di spessore Parete Resistenze: Fluido A => /A Sporcamente lato A => RA Parete => /k Sporcamente lato B => RB Fluido B => /B D A R A R k Convenzionalmente: C A k B B B D C R A R B - 3 -

4 Doppio tubo: d o Sporcamento d i Resistenze: Fluido lato esterno Sporcamente esterno Parete del tubo Sporcamente interno Fluido lato interno ' C d d i i d d ln k d i D C R ' d R " d - 4 -

5 CALCOLO DELLA SPERFICIE DI SCAMBIO t t (WCp) c T (WCp) T da Trasferimento di calore nella sezione da): dq = D da (T-t) = D da (T) Superficie di scambio necessaria: A Q T T Equazione generale valida per qualunque geometria per conduzione e convezione noti D(Q) e T(Q) dq Q D T - 5 -

6 CASO PARTICOLARE CONTROCORRENTE PRA E COEFFICIENTI COSTANTI 8 T ( C) 7 6 T T t t Bilancio entalpico differenziale: dq = - W Cp dt = Wc Cpc dt => combino e ottengo dq W Cp W Cp c c d( T t) W Cp W Cp c c d( T ) Sostituisco nella relazione generale, calcolo gli estremi di integrazione dal bilancio globale: Q = (WCp)(T-T) = (WCp)c(t-t) - 6 -

7 Integro e ottengo: Q A D T t T t T ln T t t Posto T LM T t T t T ln T t t Ottengo A Q D T LM EQAZIONE DI PROGETTO Valida per scambiatori a doppio tubo, a fascio tubiero o a piastre purcé in controcorrente pura - 7 -

8 CASI DIFFERENTI DALLA CONTROCORRENTE PRA: Correzione su Tln A D Q F T T LM Definiti R W Cp c T T W Cp t t P t t T t F T = f(r,p) a) Soluzione analitica (scambiatori tipo -): F T R ln R ln P P R R RP P R R - 8 -

9 b) Soluzioni grafice (tutti i tipi di scambiatori) - 9 -

10 EFFICIENZA. Rapporto tra calore scambiato e massimo calore scambiabile 8 T ( C) 7 T =t Cp>Cpc 6 5 Qmax=WcCpc(T t) 4 3 T t 8 T ( C) 7 T Cpc>Cp 6 Qmax=WCp(T t) 5 4 t 3 T =t - -

11 Qmax = (WCp)min Tmax Tmax = (T-t) E Q Q max A T M WCp min T max per (WCp)min = WcCpc E t t T t P per (WCp)min = WCp E T T T t PR Valori tipici di efficienza:

12 NMERO DI NITA DI TRASFERIMENTO. NT A D WCp NT c A D WCp c NT min A D WCp min E NT min T M T max P NT c T M T max T M T max E NT min P NT c L analisi del funzionamento di uno scambiatore puo essere effettuata con l utilizzazione di diagrammi F--NT-P - -

13 - 3 -

14 Esempi di utilizzazione di diagrammi F--NT-P. a. Calcolo del TM conoscendo le temperature di ingresso e uscita dei fluidi.. Calcolare R e P da t, t, T e T.. tilizzando la parte superiore del diagramma leggere il valore di per i valori calcolati di R e P. 3. Calcolare il TM dalla espressione: T M T max T t b. Calcolo dell area di scambio riciesta per valori noti di temperature di ingresso e uscita e di coefficiente globale di scambio.. Calcolare R e P da t, t, T e T.. tilizzando la parte superiore del diagramma leggere il valore di NTc per i valori calcolati di R e P. 3. Calcolare A dalla relazione: A NT c WCp D c - 4 -