Università di Roma – Tor Vergata
Facoltà di Ingegneria – Dipartimento di Ingegneria Meccanica
Termotecnica 1
“Dimensionamento di uno scambiatore di
calore – calcolo numero di tubi.”
Ing. G. Bovesecchi
[email protected]
06-7259-7127 (7249/4657)
Anno Accademico 2011-2012
Dimensionamento di uno scambiatore di calore – numero tubi
Dimensionamento di uno scambiatore di calore – numero tubi
Dimensionamento di uno scambiatore di calore – numero tubi
Una portata d’acqua calda di 13.61 kg∙s-1 deve essere raffreddata
da 90°C a 54°C.
E’ quindi necessario dimensionare uno scambiatore di calore del
tipo di quello riportato nel grafico allegato. L’acqua calda viene
fatta passare dal lato tubi, mentre dal lato mantello entra una
portata di acqua fredda a 50°C che esce a 64°C.
Determinare il flusso termico scambiato, la portata di acqua fredda
e la superficie totale di scambio sapendo che il coefficiente di
scambio convettivo per l’acqua fredda è di 3527 W∙m-2∙K-1, mentre
quello dell’acqua calda vale 5842 W∙m-2∙K-1. Lo scambiatore è
realizzato con tubi in acciaio (λ=35 W∙m-1∙K-1) di diametro interno
di 28 mm ed esterno di 34 mm.
Calcolare infine il numero di tubi sapendo che la lunghezza dello
scambiatore è di 3m.
Dimensionamento di uno scambiatore di calore – numero tubi
Iniziamo con il calcolo di R:
T1i - T1u 50 - 64
R= i
=
= 0.388
u
T2 - T2 54 - 90
DTml
(
=
) (
T2i - T1u - T2u - T1i
æTi -Tu ö
ln ç 2u 1 i ÷
è T2 - T1 ø
1
U=
=
1 re re re 1
+ ln +
ha l ri ri hw
=
T2u - T2i 54 - 90
P= i
=
= 0.9
i
T1 - T2 50 - 90
) = (90 - 64) - ( 54 - 50) = 11.75°C
æ 90 - 64 ö
ln ç
÷
è 54 - 50 ø
U =1708W × m-2 × K -1
1
=
-3
1
17×10 m
34 34
1
+
ln
+
3527W × m -2 × K -1 35W × m -1 × K -1 28 28 5842W × m-2 × K -1
Dimensionamento di uno scambiatore di calore – numero tubi
Dimensionamento di uno scambiatore di calore – numero tubi
Ft = 0.86
Q = m2 × c p × DT2 =13.61kg × s-1 4.19 kJ × kg-1 × K -1 × ( 90 - 54) K = 2053kW
Q
2053kW
-1
m1 =
=
=
35kg
×
s
c p × DT1 4.19 kJ × kg-1 × K -1 × ( 64 - 50) K1
Q = Ft ×U × A × DTml
A=
Q
2053kW
2
=
=119.2
m
Ft ×U × DTml 0.86 ×1708W × m-2 × K -1 ×11.75K
A = p × de × L × n
A
119.2 m 2
n=
=
= 186
-3
p × de × 2 × l p × 34 ×10 m × 2 × 3m