DIMENSIONAMENTO SCAMBIATORI DI
CALORE A FASCIO TUBIERO
(CENNI)
PREMESSA
1) NELLA PRATICA INDUSTRIALE SONO UTILIZZATI MOLTO FREQUENTEMENTE
SCAMBIATORI A FASCIO TUBIERO A PIU’ PASSAGGI LATO TUBO E LATO MANTELLO;
POICHE’ I CALCOLI RELATIVI A TALI SCAMBIATORI RISULTANO UN PO’ COMPLICATI,
CI LIMITEREMO ALL’ANALISI DEGLI SCAMBIATORI PIU’ SEMPLICI, OSSIA DEL TIPO
1:1
2) TECNICAMENTE SI POSSONO EFFETTUARE DUE TIPI DI CALCOLI:
CALCOLI DI VERIFICA: SI VERIFICA SE UNO SCAMBIATORE GIA’ ESISTENTE E’ IN
GRADO DI FUNZIONARE (OVVERO RIESCE A FARE LO SCAMBIO TERMICO
VOLUTO);
CALCOLI DI PROGETTO: LO SCAMBIATORE NON C’E’ E QUINDI VA PROGETTATO
EX-NOVO
NOI CI LIMITEREMO SOLO AI CALCOLI DI VERIFICA
3) VERIFICA DELLO SCAMBIATORE: COME GIA’ VISTO PER GLI HAIRPIN E’
NECESSARIA SIA LA VERIFICA TERMICA CHE LA VERIFICA IDRAULICA
VERIFICA TERMICA DI UN FASCIO TUBIERO
SI CONFRONTA UD TEORICO CON UD SPERIMENTALE
UD TEORICO
UD SPERIMENTALE
lo scambiatore risulta verificato termicamente quando:
CALCOLO UD TEORICO
CALCOLATO SU UNO DEI DUE FLUIDI
SUP. LATERALE DI UN TUBO * NUMERO TUBI
CALCOLO UD SPERIMENTALE
IN QUESTO CASO hi SI RIFERISCE AL LATO TUBI MENTRE he AL LATO MANTELLO
hi
he
come si vede la formula lato mantello cambia
leggermente e si introduce ancora il diametro idraulico
equivalente
CALCOLI LATO TUBO
CONVIENE RISCRIVERE ANCORA LA TABELLA
COSTANTI CALCOLATE ALLA T MEDIA PER OGNI FLUIDO
STESSI CRITERI PER STABILIRE L’INVIO DEI FLUIDI LATO TUBI/MANTELLO
CALCOLI LATO MANTELLO
DIAMETRO IDRAULICO EQUIVALENTE Deq
NEL CASO DEL FASCIO TUBIERO, IL CALCOLO DEL Deq SI EFFETTUA IN
FUNZIONE DELLA DISPOSIZIONE DEI TUBI NEL FASCIO
PASSO QUADRATO
PASSO TRIANGOLARE
y = passo dei tubi (distanza tra i centri di due tubi consecutivi)
c = luce di passaggio (spazio libero tra i tubi)
CALCOLO Deq IN CASO DI PASSO QUADRATO
AREA DI PASSAGGIO
PERIMETRO BAGNATO
SI PROCEDE CON LO STESSO METODO PER IL PASSO TRIANGOLARE
PASSO TRIANGOLARE
AREA DI PASSAGGIO
PERIMETRO BAGNATO
CALCOLO AREA DI PASSAGGIO LATO MANTELLO
E’ UN CALCOLO NON IMMEDIATO, IN QUANTO RAPPRESENTA L’AREA LIBERA
DI PASSAGGIO A DISPOSIZIONE DEL FLUIDO LATO MANTELLO, CHE
LAMBISCE ESTERNAMENTE I TUBI E SCORRE ATTRAVERSO I DIAFRAMMI
FACCIAMO UNA SEZIONE VERTICALE DI UN FASCIO TUBIERO
SI OTTIENE UNA SEZIONE DI QUESTO TIPO:
VIA VIA CHE IL LIQUIDO PERCORRE IL
MANTELLO, PASSA PROGRESSIVAMENTE DA
ZONE AD AREA MAGGIORE A ZONE AD AREA
MINORE, CON AREA MASSIMA IN
CORRISPONDENZA DELLA META’ DELLO
SHELL
QUALE AREA DI PASSAGGIO
CONSIDERARE ?
NUMERO DI LUCI
AREA DI UNA LUCE
Dis = diametro dello shell
c = y-de luce di passaggio
lb = distanza tra i diaframmi
LATO TUBO
Ap ,tubi 
  d i2
4
LATO MANTELLO
 ntubi
passo dei tubi !!
VERIFICA TERMICA
VERIFICA IDRAULICA DI UN FASCIO TUBIERO
COME GIA’ DETTO, LA VERIFICA IDRAULICA CONSISTE
NEL CALCOLARE LE PERDITE DI CARICO LATO TUBI E
LATO MANTELLO E CONFRONTARLE CON QUELLE
MASSIME AMMISSIBILI DETERMINATE IN FASE DI
PROGETTO
SE LE PERDITE DI CARICO CALCOLATE SU
ENTRAMBI I LATI SONO INFERIORI A QUELLE
PROGETTUALI
LO SCAMBIATORE E’ VERIFICATO ANCHE DAL
PUNTO DI VISTA IDRAULICO
CALCOLO PERDITE DI CARICO
CONTINUE LATO TUBI
f dal grafico*
Ltot=Ltubo x n
LOCALIZZATE LATO TUBI
n= n° passaggi lato tubo
TOTALE LATO TUBI: LA SOMMA DI CONTINUE E LOCALIZZATE
TOTALI LATO SHELL
f dal grafico*
Ltot= Dis x n° diaframmi
n° diaframmi = Ltubi / lb
DA CONFRONTARE CON QUELLE FISSATE IN FASE PROGETTUALE
* I diagrammi per il calcolo del coefficiente di attrito f sono i seguenti:
ESERCIZIO
20000 kg/h di un distillato a 35°API devono essere
raffreddati da 123 a 65°C mediante acqua di fiume che entra
a 26°C ed esce a 48°C. Si ha disponibile uno scambiatore a
fascio tubero tipo 1:1 avente Dis=49cm e contenente 204
tubi di acciaio ¾”BWG16 di lunghezza 4,85m disposti a
quadrato con passo di 1”. I diaframmi sono distanziati di 5”.
Verificare l’utilizzabilità di questo scambiatore sapendo che
le perdite di carico ammesse sono di 0,7 ata per entrambi i
lati.