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DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
GRUPPI DI RICERCA
 
Universita di Padova

 

Laboratorio su scambiatori di calore
Responsabile: prof. Luisa Rossetto

 

Il Laboratorio viene utilizzato dagli studenti di Termodinamica Applicata per Ingegneria Meccanica e dagli studenti di Trasmissione del Calore e Termofluidodinamica per Ingegneria Energetica.

Sono disponibili due distinte apparecchiature sperimentali: la prima per misure di scambio termico ed il secondo per la taratura di sensori di temperatura.

Due anelli di prova, uno per scambiatori liquido-liquido (fasci tubieri, a piastre etc.) e uno per scambiatori aria-liquido (batterie alettate).

Scopo dell'impianto, è far effettuare agli studenti misure di flusso termico scambiato, coefficienti di scambio e perdite di carico sugli scambiatori di calore liquido-liquido e liquido-aria.

Una portata di acqua addolcita (~1kg/s) viene fatta circolare da una pompa attraverso uno scambiatore elettrico dove assorbe il flusso termico q e viene quindi inviata ad una vasca. Il riscaldatore elettrico è a fascio tubiero, con 15 resistenze elettriche ad U da 1,5 kW indipendenti (0 ≤ q ≤ 22,5 kW).

Dalla vasca viene prelevata con una pompa una portata che può essere inviata alternativamente o allo scambiatore liquido - liquido o alla batteria ad aria.

Lo scambiatore può essere a piastre (attualmente inserito), o a fascio tubiero, o coassiale ed è raffreddato da acqua di pozzo.

Il circuito per l'aria è un circuito chiuso: consta di un canale lungo globalmente 10-11 m, di un ventilatore con variatore di velocità, della batteria ad acqua calda su cui si effettuano le misure, di una batteria ad acqua fredda, di boccagli a norma AMCA-ASHRAE per la misura della portata d'aria.

Sul circuito dell'acqua che fluisce negli scambiatori e sul circuito dell'acqua di pozzo, sono disposti un misuratore di portata magnetico, termocoppie di tipo T, termopile di tipo T e un trasduttore di pressione differenziale. A monte e a valle, lato aria, della batteria sono installate numerose termocoppie e un trasduttore differenziale di pressione. Tra monte e valle dei boccagli è stato installato un trasduttore di pressione differenziale, per la misura della caduta di pressione e della pressione relativa dell'aria.

Lo studente effettua le misure di portata dell'acqua che arriva dalla vasca e o dell'acqua di pozzo o dell'aria, le misure di caduta di pressione e di variazione di temperatura di ciascun fluido tra l'ingresso e l'uscita di ogni scambiatore. Ricava quindi i flussi termici scambiati, i coefficienti globali di scambio e i coefficienti di convezione. I valori misurati di coefficienti di scambio e perdite di carico possono essere confrontati dallo studente con le equazione di stima degli stessi. Inoltre si effettuano misure al variare delle portate e delle temperature, e quindi dei numeri di Reynolds e di Prandtl e lo studente trova un'equazione di interpolazione dei dati.

Il circuito elettrico per le termocoppie viene completato con uno sistema multingresso di termocoppie T per temperatura di riferimento a 0C. I segnali in uscita dai sensori che misurano la pressione, la temperatura e la portata vengono rilevati da un multimetro, che incorpora più schede di acquisizione automatica. I segnali vengono acquisiti da un PC.