SCAMBIATORI DI CALOREApparecchi per trasmettere energia termica fra due fluidi

Classificazione in base al trasporto di energia

a contatto indiretto o a superficie

a contatto diretto o a miscela (trasporto di massa e di calore)

Classificazione in base alla

funzione

riscaldatori

raffreddatori

frigoriferi

Scambiatori a superficie

- a fascio tubiero (fascio di tubi diritti con le estremità fissate a piastre tubiere disposti in un

mantello)

- a fascio tubiero a U (insieme di tubi piegati a U fissati a una piastra tubiera disposti in un

mantello con una estremità chiusa da una piastra saldata e l’altra provvista di un coperchio

flangiato amovibile)

- a tubi concentrici (tubo in tubo)

- a piastre

- a spirale (lamine metalliche avvolte a spirale in modo da formare canali adiacenti)

- a batteria (pacco alettato)

CONTINUI

DISCONTINUI

Classificazione in base alle modalità di

scorrimento dei fluidi

In controcorrente

In equicorrente

Con cambiamento di stato

A correnti incrociate

A passaggi multipli

Flusso termico tra fluido caldo e fluido freddo di uno

scambiatore equicorrente

Schema del profilo di scambio termico

in uno scambiatore di calore in

controcorrente

a) Equicorrente

b) controcorrente

c) A correnti incrociate;

d) controcorrente a flusso incrociato

TIPI DIVERSI DI SCAMBIATORI DI CALORE

Tubi alettati in modo da aumentare

la superficie di scambio

- a spirale (lamine metalliche avvolte a

spirale in modo da formare canali

adiacenti)

SCAMBIATORI DI CALORE

TUBO IN TUBO

SCAMBIATORI DI CALORE TUBO IN TUBO

SCAMBIATORI DI CALORE

TUBO IN TUBO E A

SUPERFICIE RASCHIATA

SCAMBIATORI DI CALORE TUBO IN TUBO

Scambiatore di calore a piastre:

particolare di una piastra

Schema dello scambiatore di calore a fascio tubiero

e) Fascio tubiero a più passaggi :e1. un passaggio nel mantello e due passaggi nel

tubo;e2. due passaggi nel mantello e quattro passaggi nel

tubo

BILANCIO ENERGETICO COMPLESSIVO TRA FLUIDO CALDO E

FLUIDO FREDDO DI UNO SCAMBIATORE DI CALORE

PROGETTO DI MASSIMA DI UNO SCAMBIATORE DI CALORE A PIASTRE

DATI DI PROGETTO: c = Calore specifico del prodotto ( es. Latte o Siero a 0 – 100 °C

c = 3,85 kJ/kg °C);

M = Massa prodotto (kg);

t = Tempo di trattamento (h);

Tin = Temperatura del prodotto all’ingresso dello scambiatore (°C);

Tfin = Temperatura del prodotto all’uscita dello scambiatore (°C);

Tin = Temperatura del fluido di scambio all’ingresso dello scambiatore (°C);

Tfin = temperatura del fluido di scambio all’uscita dello scambiatore (°C).

CALCOLO DELLA SUPERFICIE DI SCAMBIO TERMICO:

)(ln

ln** 2mTKt

QSTSK

**t

Q

)()(

ln

)()(ln K

TfinTfin

TinTin

TfinTfinTinTinT

Q/t = m/t · c · ( Tfu - Tfi)

Per lo scambiatore in controcorrente la temperatura di uscita del fluido freddo può esseremaggiore della temperatura di uscita del fluido caldo. Inoltre negli scambiatori acontrocorrente la differenza di temperatura tra i fluidi (e di conseguenza il flusso termico)si mantiene pressochè costante lungo tutta la superficie, che conseguentemente vienesfruttata in maniera migliore che in quelli ad equicorrente.Nello scambiatore in equicorrente la superficie di scambio in prossimità dell’uscita(caratterizzata da un ΔT relativamente basso) dà un contributo molto minore alla potenzatermica totale scambiata.

Distribuzione di temperatura per uno scambiatore di calore in equicorrente e in

controcorrente