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Calcolo di uno scambiatore di calore

07/12/2007

Il calcolo di uno scambiatore di calore è un esercizio piuttosto semplice tutto sommato, in pratica si tratta di applicare una formula matematica con una serie di dati e di coefficienti, che la bibliografia ci rende abbastanza facilmente.

Ovviamente questo se ci limitiamo al calcolo della superficie di scambio necessaria per un certo tipo di lavoro termico.

Per l’effettivo dimensionamento di uno scambiatore di calore intervengono poi una serie di fattori

tipologia costruttiva
condizioni limite di progetto
flussi termici interni
turbolenze
ecc…

Questi fattori determinano il dimensionamento vero e proprio dello scambiatore, diventando così la vera e propria essenza della progettazione.

Non voglio in questa sede dilungarmi in un trattato complesso, ma volevo riassumere alcuni concetti fondamentali relativi al calore, alla sua trasmissione e al dimensionamento basilare di uno scambiatore di calore.

Di seguito alcuni estratti del documento che potete tranquillamente scaricare.

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Engineering page

01/12/2007

Engineering page è un sito molto interessante, che ho scoperto casualmente navigando sul web cercando informazioni tecniche, che ritengo utile segnalare.

E’ una vera e propria miniera di informazioni ed utili strumenti per i tecnici ed i progettisti. Essendo un sito statunitense, è tutto in lingua inglese, ma basta un poco di dimestichezza con i termini generalmente usati, per trovare un utile supporto al lavoro di tutti i giorni…è il classico bigino, con il vantaggio di essere interattivo ed online.

Sviluppati con dei piccoli applicativi Java, si trovano i seguenti argomenti:

Per completezza, inserisco anche i termini di utilizzo di questo interessante sito:

Conditions of use
Feel free to use Engineering Page whenever you wish. Ensure safety in design, construction, operation and abandonment for yourself and your fellow human beings. Endeavour to preserve the environment for future generations.Liabilities
Although the Engineering Page web site was developed with the utmost care and diligence to make sure that only accurate and up-to-date information is presented on this Web site, Engineering Page assumes no responsibility for, and makes no representations with respect to, the accuracy of any information presented here. Therefore, all materials and information are presented “as is” and Engineering Page expressly disclaims any implied or express warranties of merchantability, fitness for a particular purpose, or non-infringement of intellectual property relating to such material. In no event shall Engineering Page be liable for any damages whatsoever, including without limitation special, indirect, consequential, or incidental damages, including without limitation, damages resulting from the use of, or reliance on, the information presented, or loss of profits or revenues.

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Meglio un refrigeratore grande o due (tre, quattro…), più piccoli?

22/11/2007

Meglio uno grande o due (tre, quattro…), più piccoli?

Mi riferisco ovviamente alle macchine frigorifere che raffreddano un processo industriale.

In pratica spesso i clienti mi rivolgono questa fatidica domanda:

è meglio avere un unico chiller, torre evaporative, scambiatore…che soddisfa la duty al 100%, oppure meglio scegliere una soluzione di due macchine al 50%?

La risposta è soggettiva e dipende anche dalla tipologia di impianto.

Quando si parla di impianti per processi industriali, che assolutamente non devono mai fermarsi è tassativo a mio parere scegliere la soluzione con macchine più piccole in parallelo.

I clienti di questi impianti, solitamente si assicurano con scelte che prevedono già in partenza una ridondanza di sicurezza, ma anche in queto caso una scelta piutosto che un’altra, hanno dei risvolti che meritano di essere analizzati.

Facciamo un caso specifico:

problema: impianto di processo che deve smaltire 1000 KW di potenza termica.
schema termico del servizio di raffreddamento: acqua a 18°C con salto termico di 10°C
zona di installazione: nord Italia, temperatura ambiente di progetto estiva 35°C, temperatura ambiente invernale 0+5°C
soluzione: gruppo frigorifero condensato ad aria, asservito da sistema di free cooling, con relativo serbatoio di accumulo e gruppi di pompaggio.

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Il raffreddamento dell’industria delle materie plastiche

09/11/2007

Nel settore della trasformazione delle materie plastiche e della gomma, il sistema di raffreddamento è sempre stato interpretato come un male necessario, ma come tale mai ben analizzato nei suoi aspetti tecnologici.
Di seguito vorrei mettere in risalto l’importanza fondamentale che il raffreddamento riveste per la produttività, la qualità del prodotto e da ultimo ma sicuramente non meno importante per il risparmio energetico.
Le necessità: raffreddamento macchina e processo.
I processi di trasformazione delle materie plastiche sono molto diversi fra di loro, ma tutti presentano una problematica simile per il raffreddamento:

– il raffreddamento macchina, che comprende tutti i punti di raffreddamento che garantiscono il funzionamento continuo della macchina di produzione, trafila, pressa ad iniezione, estrusore ecc…
– il raffreddamento del processo, il quale comprende esclusivamente i punti di raffreddamento della sezione di termoregolazione che servono alla risolidificazione della materia plastica dopo la sua trasformazione.

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Scambiatori di calore a piastre o a fascio tubiero?

06/11/2007

Questa è una domanda molto pertinente, che mi sono sentito rivolgere migliaia di volte.

La mia personale opinione, dopo anni di esperienze personali è che quando si può e dove si può è sempre meglio uno scambiatore di calore a piastre.

Lo scambiatore di calore a piastre ha queste tre importanti peculiarità:

maggiore efficienza
minore ingombro
maggiore flessibilità

Questi tre motivi già da soli, danno una risposta più che esauriente.

Ovviamente non possiamo fermarci a questa striminzita analisi, ma dobbiamo ricercare argomenti più fondati.

La discriminante nella scelta del tipo di scambiatore, è dettata ovviamente dalle condizioni di progetto e dai limiti di applicabilità degli apparecchi.

Infatti sarà pressochè impossibile pensare di utilizzare uno scambiatore di calore a piastre sul processo di gassificazione dei fondi di raffineria in un impianto petrolchimico…ma sicuramente su tutte le utilities a servizio di questo processo, un “piastre” si rivela la scelta vincente.

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Scambiatori a piastre come condensatori

30/10/2007

Nei processi industriali molto spesso ci si ritrova di fronte alla necessità di impiegare degli scambiatori di calore con funzione di condensazione.
Solitamente per questo tipo di applicazione, si utilizzano degli scambiatori a fascio tubero, con opportuni volumi e dimensionamenti decisamente ingombranti.
Ci sono tutta una serie di interessanti applicazioni, che permettono l’impiego di scambiatori a piastre opportunamente progettati e dimensionati.

Questa tipologia di scambiatore come sempre, permette risparmio di spazio, di fluidi di servizio, di strutture di supporto (sono tipicamente più piccoli, efficienti e leggeri rispetto ai paritetici scambiatori a fascio tubero).

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Energia per il raffreddamento, quanto costa?

25/10/2007

In tema di risparmio energetico e di costi di gestione, a mio modesto parere si può fare ancora moltissimo.

In questo post proverò ad affrontare un esempio di calcolo legato ai costi energetici per il raffreddamento di un processo industriale, relativamente alla tipologia di sistema impiegato, confrontando i seguenti impianti:

refrigeratore condensato ad aria (ma potrebbe essere anche ad acqua)
torre evaporativa
raffreddatore ad aria (free cooler o dissipatore)

risulta tassativo premettere, che questi differenti sistemi di raffreddamento, sono strettamente legati al livello di temperatura che si vuole ottonere o che necessita il nostro processo produttivo. Di conseguenza se avremo bisogno di acqua fredda a 10°C, non sarà possibile assolutamente ottenerla con la torre evaporativa e tantomeno con un dissipatore. Questa breve trattazione, vuole però evidenziare quali siano i livelli di risparmio energetico ottenibili, con differenti sistemi di reaffreddamento, in un’ottica di applicazione di sistemi free cooling.

E’ altresì evidente che ci sono molti altri sistemi di raffreddamento, tra i quali chiller ad ammoniaca, refrigeratori ad assorbimento, acqua di pozzo, ma vorrei limitare ad una analisi breve ed immediata questo primo step di valutazione.

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Impianti di cogenerazione: biocarburante e risparmio energetico

09/10/2007

Biocarburante è una parola che è assolutamente di moda negli ultimi tempi, anche nel settore della cogenerazione.

Soprattutto grazie alle sovvenzioni statali / regionali sugli impianti di produzione di energia, ogni giorno veniamo contattati per progetti di cogenerazione legati a questo argomento. Abbiamo anche già fatto diverse forniture interessanti, sia per moduli di recupero termico totale che parziale.

Allacciandomi all’argomento trattato nelle pagine di questo blog circa gli impianti di cogenerazione, volevo sottolineare una applicazione di recupero che, seppur marginale, non viene trascurata nell’ambito dell’economia complessiva dell’impianto di cogenerazione.

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Impianti di cogenerazione, come funzionano ed a cosa servono.

08/10/2007

Sempre più spesso si parla di impianti di cogenerazione e di utilizzo di energie alternative, ma come viene effettivamente utilizzata l’energia che proviene da un gruppo di cogenerazione?

Parliamo di impianti di cogenerazione con motori endotermici (il concetto rimane poi invariato con le turbine, semplicemente i valori cambiano di grandezza e si inizia a parlare di MW…megawatt).Come tutti sappiamo i motori endotermici servono per generare una forza motrice, che si esprime in cavalli o meglio in kilowatt. Questa “potenza”, a tutti gli effetti serve a far muovere un mezzo di locomozione, oppure nel caso di generatori elettrici, a far girare un alternatore e produrre quindi energia elettrica.

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Energia elettrica, inverter…chi più spende meno spende

28/09/2007

La torre evaporativa è già di per se stessa una macchina economica ed efficiente, consentendo di smaltire elevate potenzialità termiche, a fronte di un consumo energetico decisamente contenuto.

La gestione di una torre evaporativa richiede maggiore attenzione rispetto ad altre apparecchiature di raffreddamento (chiller o radiatori), in quanto essendo l’acqua a contatto diretto con l’aria di raffreddamento, bisogna tenere in considerazione un sicuro effetto di sporcamento, che si può comunque prevenire con opportuni condizionamenti dell’acqua stessa (i famosi chemicals).

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