DIMENSIONAMENTO DEGLI SCAMBIATORI TIPO HAIRPIN DIMENSIONAMENTO DEGLI HAIRPIN CALCOLO DEL N° DI HAIRPIN RICHIESTI PER EFFETTUARE LO SCAMBIO TERMICO CALCOLO SUPERFICIE TOTALE DI SCAMBIO TERMICO CIO’ IMPONE IL CALCOLO DEI DUE COEFFICIENTI CONVETTIVI hi e he e QUINDI di Ud AVENDO FLUIDI SPINTI DA POMPE, SI USERANNO LE EQUAZIONI PER CONVEZIONE FORZATA CALCOLO DEL EQUICORRENTE CONTROCORRENTE ESERCIZIO 7000 kg/h di toluene devono essere raffreddati in controcorrente da 80°C a 55°C utilizzando acqua di mare, che entra a 20°C ed esce a 30°C. Per effettuare l’operazione si utilizzano degli scambiatori a doppio tubo tipo Hairpin, costituiti da un tubo interno del tipo 1 ¼” BWG 12 ed un tubo esterno da 2” BWG12 di lunghezza 6m. Calcolare il numero di Hairpin richiesti. FASE 1 MEDIANTE LA TABELLA DEL NUMERO DI SCHEDULA BWG CALCOLARE I DIAMETRI INTERNI ED ESTERNI DEI DUE TUBI FASE 2 Per ogni fluido (in questo caso Toluene ed acqua) occorre ricavare i valori delle loro costanti chimico-fisiche utilizzando le apposite tabelle. Poichè tali valori cambiano al cambiare della temperatura, SI ESEGUIRA’ IL CALCOLO CONSIDERANDO LA T MEDIA PER OGNI FLUIDO Conviene approntare una tabella di questo tipo: OVVIAMENTE SI DEVE ANCORA OPERARE LA SCELTA DI QUALE FLUIDO INVIARE LATO TUBO E QUALE LATO ANELLO. LA SCELTA SI EFFETTUA A TABELLA COMPLETATA CON I SEGUENTI CRITERI: 1° CRITERIO: LA PORTATA Se uno dei due fluidi ha portata MOLTO maggiore dell’altra, allora si invia lato anello 2° CRITERIO: LO SPORCAMENTO Se le portate sono comparabili, si invia lato tubo il fluido con sporcamento (ossia Rd) più alto FASE 3: CALCOLI LATO TUBO CALCOLO SUPERFICIE DI SCAMBIO CALCOLO VELOCITA’ DEL FLUIDO CALCOLO Re e Pr CALCOLO h lato tubo hi FASE 4: CALCOLI LATO ANELLO 1° PROBLEMA QUALE E’ LA SUPERFICIE DI SCAMBIO LATO ANELLO ?? OVVIAMENTE E’ L’AREA DELLA CORONA CIRCOLARE COMPRESA TRA I DUE TUBI 2° PROBLEMA: QUALE DIAMETRO PRENDERE LATO ANELLO ???? SI RICORRE AL DIAMETRO IDRAULICO EQUIVALENTE Deq CALCOLO AREA PASSAGGIO LATO ANELLO CALCOLO VELOCITA’ FLUIDO LATO ANELLO CALCOLO Re e Pr CALCOLO h LATO ANELLO ATTENZIONE !! USARE IL DIAMETRO EQUIVALENTE !! FASE 5: CALCOLI FINALI CALCOLO 1/UD E QUINDI UD CALCOLO CALORE SCAMBIATO TRA I DUE FLUIDI essendo il calore scambiato lo stesso si può fare il calcolo sia prendendo il toluene sia prendendo l’acqua. CALCOLO SUPERFICIE TOTALE DI SCAMBIO TERMICO SUPERFICIE DI UN HAIRPIN Un Hairpin è composto da DUE tubi Area laterale del tubo interno QUINDI SI RISOLVE Calcolando il n° di hairpin richiesti OVVIAMENTE SI APPROSSIMA ALL’INTERO SUCCESSIVO ATTENZIONE I CALCOLI APPENA ESEGUITI ESAURISCONO SOLO LA VERIFICA TERMICA E’ NECESSARIO POI EFFETTUARE ANCHE LA VERIFICA IDRAULICA DELLO SCAMBIATORE, OSSIA IL CALCOLO DELLE PERDITE DI CARICO SIA LATO TUBO CHE LATO ANELLO PERDITE DI CARICO LATO ANELLO (Deq)*= Di - de Ltot !Pc = f x (Deq)* CONTINUE LOCALIZZATE x v2 2g ! v2 !Pc = n x 2g ! CON CON f = 0,014 + n=num. Hairpin PERDITE TOTALI LATO ANELLO: LA SOMMA DELLE DUE PERDITE DI CARICO LATO TUBO Ltot !Pc = f x di x v2 2g ! CON 1,056 (Re* ) 0, 42 ! Ltot=2L x n°hairpin f = 0,014 + 1,056 (Re) 0, 42 !
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