Dimensionamento Scambiatore di Calore Controcorrente

Dimensionamento Scambiatori di Calore in Controcorrente

Premessa

Gli scambiatori di calore sono dispositivi fondamentali per trasferire energia termica tra due fluidi a temperature diverse senza che questi vengano a contatto diretto. Nello scambiatore in controcorrente, i due fluidi scorrono in direzioni parallele ma opposte, massimizzando l'efficienza dello scambio termico.

Questo strumento calcola la superficie di scambio termico (A) necessaria e le portate indicative dei fluidi (assumendo acqua), basandosi sulla potenza termica da scambiare (Q), sul coefficiente globale di scambio termico (U) e sulle temperature di ingresso/uscita.

Formule di calcolo

La superficie di scambio (A) è calcolata con:

$$A = \frac{Q}{U \cdot \Delta T_{lm}}$$

Le portate in massa (m) sono calcolate da Q = m · c_p · ΔT, e poi convertite in volumetriche (V ≈ m/ρ):

$$V_{prim} = \frac{Q}{ \rho_{prim} \cdot c_{p,prim} \cdot (T_{hi} - T_{ho} ) }; \quad V_{sec} = \frac{Q}{ \rho_{sec} \cdot c_{p,sec} \cdot (T_{co} - T_{ci} ) }$$

Assumendo Acqua: c_p ≈ 4.186 kJ/(kg·K); ρ ≈ 1 kg/l

Per uno scambiatore in controcorrente, ΔT_lm è:

$$\Delta T_{lm} = \frac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{\ln\left(\frac{\Delta T_1}{\Delta T_2}\right)}$$

ΔT₁ = T_hi - T_co

ΔT₂ = T_ho - T_ci

Nota: Se ΔT₁ ≈ ΔT₂, allora ΔT_lm ≈ ΔT₁.

Dati di Input

Potenza Termica (Q):

Temp. Ingresso Caldo (T_hi):

°C

Temp. Uscita Caldo (T_ho):

°C

Temp. Ingresso Freddo (T_ci):

°C

Temp. Uscita Freddo (T_co):

°C

Coeff. Scambio Termico (U):

W/m²·K

Risultati del Calcolo

ΔT₁ (T_hi - T_co):

°C

ΔT₂ (T_ho - T_ci):

°C

ΔT Medio Logaritmico (ΔT_lm):

°C

Portata Primario (Caldo):

l/h

Portata Secondario (Freddo):

l/h

Superficie Scambio Termico (A):

m²