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Titolo: aiuto su calcolo dimensionamento serpentina

Saluti agli ingegneri. Ho scoperto solo oggi, dopo quasi 20 
anni di usenet che esiste un NG di ingegneria :_(
Solitamente domandavo in quello di fisica, ma mi cagano 
pochino per queste domande tecnico-pratiche, in effetti.
 
Vorrei chiedere consiglio a qualcuno che si intenda di 
calcoli termotecnici, fluidodinamica e scambi di calore, 
relativamente al dimensionamento di una serpentina scambiatrice.
 
 
DATI
 
1) la serpentina, in tubo di XXX (materiale e calibro da 
scegliere) al cui interno circola acqua sanitaria in 
pressione (acquedotto), è posta nella parte apicale di un 
serbatoio a stratificazione spontanea (senza artifici come 
camino distributore ... per cui forse non si stratifica 
nemmeno più di tanto)
 
2) la massa termica della parte attiva del serbatoio si può 
assimilare ad "infinita" (trattasi nel complesso di oltre 
5000 Litri di cui buona parte lavorerà, relativi ad un 
prelievo diciamo di 100 Litri, tale che T serbatoio top 
circa costante)
 
3) il serbatoio nella parte apicale è a 50 °C
 
4) l'acqua sanitaria in adduzione (fredda) si trova a +1 °C
 
5) la stessa dovrebbe uscire dalla serpentina intiepidita a 
41° C  (salto termico richiesto di 40° C)
 
------------------
 
dubbio A) Design della serpentina.
Sono indeciso tra una pila di spirali piane, tipo Archimede, 
parallele, sovrapposte in strati stile sandwich da mettere a 
galla appesa poco sotto il pelo del liquido. Lo spazio a 
disposizione è una sezione cilindrica di diametro utile 180 
cm. Nel caso, pensavo di lasciare tra un tubo e l'altro uno 
spazio libero di due o tre diametri del tubo
Oppure (come si vede di solito) al pattern elicoidale di 
raggio costante, con sviluppo in verticale, ma varie spirali 
concentriche di raggio variabile.
Questo sbattendomi tanto e costruendo un castello tutore per 
il mantenimento forma.
O infine, costruire una gabbia circoscritta di rete zincata 
e plastificata di diametro 170 (il serbatoio è 185 interno), 
che occupi il terzo superiore dell'accumulo (circa 70 cm sui 
210 cm totali),  e lasciare espandere spontaneamete la 
matassa come comprata per la sua elasticità. Grossomodo è un 
design ibrido che richiama più le elicoidi concentriche, ma 
con alcuni accavallamenti come il filo nei rocchetti che 
ricorda le spirali piane, ovviamente raggi random, 
spaziature verticali random, eventualmente ritoccate a mano 
dove noto anse troppo accostate. Questo, da fare, è molto 
più facile.
 
-------------------
 
B) pensavo di usare tubo di PE PN16, spessore medio, con 
diametro 32 esterno, in rotolo di 100 m, oppure diametro 25. 
Lo so, il PE è isolante, ma ho un vago sospetto che in 
convezione naturale esterna, e forzata ma sfavorevole 
interna, non è sono certo che sia la conduzione della parete 
l'anello debole. O cmq non troppo debole.
 
 
Il flusso richiesto per il dimensionamento (o meglio la 
verifica, e se non tornano i conti, per il ridimensionamento 
della LUNGHEZZA e/o del calibro), indicativamente potrebbe 
essere di
15 litri ACS al minuto (0,25 L/s), sempre col Delta_T di 40° 
in aumento (e con uno scarto di appena una decina di gradi 
dell'uscita calda rispetto alla T interna apicale dell'accumulo
 
------------------------------
 
Quanto dovrebbe essere lunga grossomodo la serpentina, 
assumendo uno dei due diametri tubo da 25 o 32, in modo che 
riesca ad avere la performance data ? Potrebbe bastare la 
matassa da 100 m ? E se non riesce, conviene usare ulteriore 
lunghezza, o magari tubo più largo, o mettere in parallelo 
due serpentine ? Serie o parallelo mi lasciano inalterata la 
capacità dell'accumulo intermedio, ma in regime stazionario 
comportano portate 2:1 nei tubi rispett. e quindi regime di 
flusso magari molto diverso e convezione interna di 
efficacia diversa (esternamente, immagino non cambi un cippolix)
 
 
Provo a spiegare una fonte di perplessità sul diametro tubo.
Allora, un tubo più largo a pari lunghezza da maggiore 
superficie, e questo è bene a prescindere. Sulla faccia 
esterna, sicuramente la convezione naturale nel serbatoio 
migliora.
Ma io non so se sia realmente l'anello debole.
Potrebbe invece essere la resistenza convettiva intrinseca 
della parete (il PE è parecchio isolante).
Potrebbe essere la resistenza convettiva interna ...
All'interno la circolazione è forzata (ma variabile, secondo 
quanto apro il rubinetto). Però : 1) il flusso parallelo 
alla parete è il caso peggiore di flusso. Inoltre, a parità 
di flusso, un tubo stretto magari lavora in regime 
turbolento, più efficace, uno largo magari in regime più 
vicino alla laminarità, peggiorando la convezione interna.
 
C'è anche un altro aspetto : il tubo largo, a pari 
lunghezza, comincia ad essere un pool di accumulo. Nella 
matassa di tubo da 32 credo ci stiano circa 45 L. Con un uso 
non costante, probabilmente erogherebbe acqua a T molto 
vicina a quella dell'accumulo, avendo avuto tempo per 
mettersi in equilibrio. Un regime di erogazione a singhiozzo 
non è poi così inaccettabile, se ciascun prelievo è di botte 
di 40 L a volta, e se tra un prelievo e l'altro magari 
bastano 5-10' per equilibrare la matassa
 
 
Poi il tubo stretto magari mi crea una perdita di carico ... 
e magari finisce che aprendo il rubinetto a manetta, esce 
appena un filo ... Il diametro 32 è lo stesso 
dell'acquedotto, ergo non influirebbe con 100 m in più. Il 
25 sarebbe una "relativa" strozzatura.
 
 
 
Spero in qualche consiglio
Ciao
 
 
 
 
-- 
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
Soviet_Mario - (aka Gatto_Vizzato)
 
 
---
Questa e-mail è stata controllata per individuare virus con 
Avast antivirus.
https://www.avast.com/antivirus
 
 
 
 
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Studia il Kreith o il McCabe.... o, meglio, conferisci l'incarico di 
progettazione a un ingegnere industriale professionista. A ognuno il proprio 
mestiere.
 
Salvatore
 
 
"Soviet_Mario" <Sovie...@CCCP.MIR> ha scritto nel messaggio
news:monqbs$5dm$2...@dont-email.me...


 mestiere.
 
sto facendo una cosa fai-da-te proprio per risparmiare, 
persino sui materiali ... non so se hai presente
Cmq grazie della risposta


 professionista. A ognuno il proprio mestiere.
 
Il suo è abbastanza vicino a quello dell'ingegnere, è un
chimico, è una persona in gamba che sono sicuro con
un minimo di aiuto riuscirebbe a cavarsela, e infine una
persona disponibile. Soprattutto per quest'ultimo motivo
mi spiace che non conosco io la risposta, se no l'avrei
data volentieri.
 
ciao!
 
Apx.
 

 Apx.


 Cmq grazie della risposta
 
-- 
AIOE ³¿³  

> Boh, ci penso frattanto che tinteggio :(
 
fighissimo, ma a questo punto mi viene curiosità di sapere
cosa stai facendo. Birra???
 
 


no no, ho costruito una fornace a biomassa, con scambiatori 
fumo-acqua in bassa pressione che confluiranno un accumulo 
(volano termico) da 5000 L. Per il circuito ACS (acqua calda 
sanitaria) ci sarà un circuito (in pressione, e 
indipendente, in modo da non avere ristagni tiepidi e 
eterni) dentro un secondo scambiatore immerso nel vascone.
Avevo pensato subito al rame, ma stime prime mi portavano 
roba tipo 800 euro di solo tubo striminzito (diametro 15 o 
14) con rilevante caduta di pressione. Poi mi hanno fatto 
notare che la enorme conduttività del rame (vs. la 
scarsissima del PE non sottile), era "in serie" rispetto a 
due resistenze di tipo CONVETTIVO dell'acqua, e ho scommesso 
su una serpentina lunga 2-4 volte, e di calibro superiore, 
in PE. Non so se ho fatto una scommessa corretta, né se le 
farò a breve.
Sembra che gli esperti di idrodinamica e calore o latitino 
su usenet, o ci stanno ma con lo stesso spirito con cui 
"stanno sul mercato". C'est la vie. Vedremo.
Anche sulla coibentazione farò delle scommesse. Ma almeno 
lì, se non funzionano, a posteriori aggiungo altri strati, e 
prima o poi raggiungerò il punto di perdere poco a 
sufficienza in dissipazioni rispetto ai consumi di acqua calda.


> cosa stai facendo. Birra???
 
ah dimenticavo, lo scambiatore sarebbe sui 40-45 kW termici 
in bassa entalpia. Se facessi birra, allora avrei aperto 
un'industria clandestina :)


comincia a fare dei calcoli di massima sul calore scambiato, assumendo come 
ipotesi che tu abbia un reattore miscelato (ideale).
In alternativa posta un disegnino e durante le vacanze mi diverto a fare i 
conti con le sensitivity richieste :)
Akery
 
 
 
"Soviet_Mario"  ha scritto nel messaggio news:mpaecs$vc8$2...@dont-email.me...
