Fonte: Michael G. Benton e Kerry M. Dooley, Dipartimento di Ingegneria Chimica, Louisiana State University, Baton Rouge, LA

Gli scambiatori di calore trasferiscono il calore da un fluido all'altro. Esistono più classi di scambiatori di calore per soddisfare esigenze diverse. Alcuni dei tipi più comuni sono scambiatori a guscio e tubo e scambiatori a piastre¹. Gli scambiatori di calore a guscio e a tubo utilizzano un sistema di tubi attraverso il quale scorre il fluido¹. Un set di tubi contiene il liquido da raffreddare o riscaldare, mentre il secondo set contiene il liquido che assorbirà il calore o lo trasmetterà¹. Gli scambiatori di calore a piastre utilizzano un concetto simile, in cui le piastre sono strettamente unite tra loro con un piccolo spazio tra ciascuna per il flusso di liquido¹. Il fluido che scorre tra le piastre si alterna tra caldo e freddo in modo che il calore si sposti dentro o fuori dai flussi necessari¹. Questi scambiatori hanno ampie superfici, quindi di solito sono più efficienti¹.

L'obiettivo di questo esperimento è testare l'efficienza di trasferimento del calore di uno scambiatore di calore a tubi alettati (Figura 1) e confrontarla con l'efficienza teorica di uno scambiatore di calore senza alette. I dati sperimentali saranno misurati per tre diverse portate di glicole monoetilenico (MEG). Verranno utilizzate due diverse portate d'acqua per ogni portata MEG. Utilizzando il metodo wilson plot i coefficienti di scambio termico saranno determinati dai dati sperimentali. Inoltre, il numero di Reynold e la quantità di calore trasferito saranno confrontati per il flusso con e senza le alette per valutare l'efficienza del trasferimento di calore.

Figura 1: Scambiatore di calore a tubi alettati. 1) Temperatura di uscita MEG 2) temperatura di ingresso dell'acqua 3) Temperatura di ingresso MEG 4) temperatura di uscita dell'acqua 5) contatore dell'acqua 6) Vetro / cilindro di vista di accumulo MEG.

1. Determinazione dell'avvio e della portata

1. Aprire la valvola di carica situata sotto il generatore di vapore.
2. Avviare l'unità e attendere 15 minuti affinché il vapore inizi a formarsi.
3. Calcola la portata dell'acqua
   1. Avviare un cronometro e monitorare l'indicatore che visualizza il volume d'acqua.
   2. Arrestare l'orologio dopo 30 s e registrare il volume totale di acqua visualizzato sull'indicatore.
   3. Dividere il volume d'acqua per il tempo per determinare la portata

Lo scambiatore di calore a tubi alettati non ha raggiunto un flusso turbolento (Figura 2). Le alette forniscono superfici aggiuntive su cui si formano gli strati limite, come noto attraverso la teoria del flusso laminare e turbolento. Se il fluido non è a una velocità sufficiente, il fluido non raggiungerà la turbolenza. Gli strati limite tra le alette si sovrappongono nella regione laminare, quindi il fluido rimarrà laminare.