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Mechanical Engineering

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Analisi dello scambiatore di calore

Panoramica

Fonte: Alexander S Rattner e Christopher J Greer; Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Nucleare, The Pennsylvania State University, University Park, PA

Gli scambiatori di calore trasferiscono energia termica tra due flussi di fluidi e sono onnipresenti nei sistemi energetici. Le applicazioni comuni includono radiatori per auto (trasferimento di calore dal refrigerante caldo del motore all'aria circostante), evaporatori per frigoriferi (aria all'interno del vano frigorifero per evaporare il refrigerante) e torri di raffreddamento nelle centrali elettriche (condensazione del vapore per evaporazione dell'acqua e dell'aria ambiente). L'obiettivo di questo esperimento è quello di introdurre misure sperimentali (rating) e procedure di modellazione per scambiatori di calore.

In questo esperimento, verrà costruito e valutato uno scambiatore di calore tubo-in-tubo acqua-acqua. Le misurazioni della temperatura e della portata saranno utilizzate per determinare la velocità di trasferimento del calore(Q)e la conduttanza complessiva (UA). Lo scambiatore di calore misurato UA verrà confrontato con i valori previsti per la geometria e le condizioni operative.

Procedura

1. Fabbricazione del sistema di scambiatori di calore (vedi schema e fotografia, Fig. 2)

  1. Fissare due serbatoi d'acqua in plastica (~ 1 litro ciascuno) su una superficie di lavoro (~ 0,6 m di distanza). Se si tratta di contenitori coperti, praticare fori nel coperchio per le linee dell'acqua in ingresso e in uscita e il cavo di alimentazione della pompa. Questi serviranno come serbatoi di acqua calda e fredda.
  2. Montare una piccola pompa sommergibile in ogni serbatoio.
  3. Montare verticalmente due

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Risultati

Tabella 1 - Misure e valori LMTD e UA derivati per scambiatori di calore a portate calde e fredde di 0,20 e 0,15 l min-1.

Portate calde e fredde (l min-1) TH,in (°C, ±0.25°C) TC, out (°C, ±0.25°C)

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Riferimenti

  1. G. Nellis, S.A. Klein, Heat Transfer, Cambridge University Press, New York, NY, 2009.

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