“Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Rate Problem.” Università di Roma – Tor Vergata Facoltà di Ingegneria – Dipartimento di Ingegneria Meccanica Termotecnica 1 “Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Rate Problem.” Ing. G. Bovesecchi gianluigi.bovesecchi@gmail.com 06-7259-7127 (7249/4657) Anno Accademico 2011-2012

Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Size Problem

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. Le temperature dei due fluidi sono calcolate alla temperatura di ingresso dei due fluidi: 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

Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Size Problem Dal lato tubi usare la relazione di Dittus-Bolter: Dal lato mantello usure la relazione empirica: Dove il diametro equivalente è dato dall’espressione: Dove s è la spaziatura tra i tubi (100mm) e d il diametro esterno.

Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Size Problem

Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Size Problem 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)

Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Size Problem 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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Dimensionamento di uno scambiatore di calore – Size Problem Dal grafico si ricava P: