Scambio di calore con acqua bollente.
Ciao a tutti.
Ho un problema nel capire la dinamica di uno scambio di calore.
Situazione: Reattore a fascio tubifero che deve lavorare a 300-400°C, lato tubi Catalizzatore, lato mantello Acqua Bollente.
Siccome il DeltaT fra i due deve essere fra i 20 e i 40 °C, mi viene SCONSIGLIATO di utilizzare acqua bollente poiché potrei raggiungere temperature critica acqua (374 °C) in lato mantello e di conseguenza :
1) infinitesimale scambio di calore latente.
2) alta pressione lato mantello.
Non riesco a capire una cosa, se ho acqua bollente, teoricamente dovrei scambiare calore latente a temperatura costante(quella di ebollizione), e non calore sensibile--->come fa ad aumentare la temperatura del lato mantello?
Grazie!
Ho un problema nel capire la dinamica di uno scambio di calore.
Situazione: Reattore a fascio tubifero che deve lavorare a 300-400°C, lato tubi Catalizzatore, lato mantello Acqua Bollente.
Siccome il DeltaT fra i due deve essere fra i 20 e i 40 °C, mi viene SCONSIGLIATO di utilizzare acqua bollente poiché potrei raggiungere temperature critica acqua (374 °C) in lato mantello e di conseguenza :
1) infinitesimale scambio di calore latente.
2) alta pressione lato mantello.
Non riesco a capire una cosa, se ho acqua bollente, teoricamente dovrei scambiare calore latente a temperatura costante(quella di ebollizione), e non calore sensibile--->come fa ad aumentare la temperatura del lato mantello?
Grazie!
Risposte
Non ho ben capito il problema visto che hai dato meno informazioni possibile, ma non c'è scritto "scambio calore latente " nelle conseguenze ? Perché scrivi "sensibile "? In ogni caso dalle informazioni che riesco a dedurre, mi pare che ci sia il pericolo di non riuscire a stare più in condizioni di saturazione. Fornisci qualche informazione in più.
In sostanza, devo tenere sotto controllo la temperatura del reattore.
Il problema è che usando come fluido refrigerante l'acqua bollente, arriverei a quasi a toccare i 374 °C, temperatura critica dell'acqua.
Volevo sapere in sostanza, come era possibile arrivare a quella temperatura pur essendo io in condizioni di transizione di fase (dalle nozioni che ho la temperatura di transizione di fase dovrebbe essere costante con pressione).
Il problema è che usando come fluido refrigerante l'acqua bollente, arriverei a quasi a toccare i 374 °C, temperatura critica dell'acqua.
Volevo sapere in sostanza, come era possibile arrivare a quella temperatura pur essendo io in condizioni di transizione di fase (dalle nozioni che ho la temperatura di transizione di fase dovrebbe essere costante con pressione).
La temperatura di saturazione è una funzione monotona crescente della pressione. Se per qualche motivo non riuscissi a controllare la pressione nei tubi, potrebbero non esserci più le condizioni di saturazione. Inoltre, fatto più importante, essendo il reattore ad una temperatura tra i 300 e i 400 gradi Celsius, potrebbe riuscire a fornire abbastanza calore all'acqua tanto da coprire l'aliquota del calore latente e mandarla nella zona di vapore/gas (bisogna controllare un po' di valori sulle tabelle dell'acqua). A quel punto per ogni quantità non nulla di calore scambiato , la temperatura dell'acqua aumenterebbe! Ripeto che comunque secondo me hai fornito poche informazioni e pochi vincoli sull'impianto per poter fare affermazioni sicure.
Correggimi se sbaglio...
Un reattore a fascio tubiero deve lavorare alla temperatura di 300-400°C (quindi suppongo che la corrente di alimentazione sia ad una temperatura prossima a quella operativa). Durante il passaggio del fluido di processo sul catalizzatore, quindi durante la conversione, il fluido si scalda. Ora, ti è stato consigliato di utilizzare acqua bollente, ma di fare attenzione al profilo di temperatura in ingresso ed in uscita, perché la reazione potrebbe fornire troppa energia termica al fluido raffreddante, ma soprattutto ti è stato detto di mantenere una differenza di temperatura tra lato tubi e lato mantello di circa 40°C... giusto? (scusa se ho ripetuto il tutto, ma voglio essere sicuro di aver capito bene)
Un ipotesi sarebbe quella di sfruttare lo scambio termico in uno scambiatore che lavora in controcorrente. In questo modo eviterai di avere una variazione di temperatura (tubi-mantello) maggiore nella zona di ingresso e minore nella zona di uscita, evitando di sollecitare l'apparecchio a causa della dilatazione termica.
Una cosa che però non riesco a capire è il fatto che ti è stato sconsigliato di inviare acqua ad alta pressione nella zona del mantello, anche perché, per mantenere una variazione di temperatura dell'ordine di circa 40°C dovresti portare in pressione oltre le 40 atm l'acqua, così da poter sfruttare l'elevato calore specifico dell'acqua liquida (relativamente al vapore). Ed oltretutto, potresti ottenere vapore ad alta pressione utilizzabile per produzione di energia o ancora meglio per un preriscaldamento del fluido di processo entrante nel reattore come recupero energetico (creando così un loop quasi autosufficiente).
Un reattore a fascio tubiero deve lavorare alla temperatura di 300-400°C (quindi suppongo che la corrente di alimentazione sia ad una temperatura prossima a quella operativa). Durante il passaggio del fluido di processo sul catalizzatore, quindi durante la conversione, il fluido si scalda. Ora, ti è stato consigliato di utilizzare acqua bollente, ma di fare attenzione al profilo di temperatura in ingresso ed in uscita, perché la reazione potrebbe fornire troppa energia termica al fluido raffreddante, ma soprattutto ti è stato detto di mantenere una differenza di temperatura tra lato tubi e lato mantello di circa 40°C... giusto? (scusa se ho ripetuto il tutto, ma voglio essere sicuro di aver capito bene)
Un ipotesi sarebbe quella di sfruttare lo scambio termico in uno scambiatore che lavora in controcorrente. In questo modo eviterai di avere una variazione di temperatura (tubi-mantello) maggiore nella zona di ingresso e minore nella zona di uscita, evitando di sollecitare l'apparecchio a causa della dilatazione termica.
Una cosa che però non riesco a capire è il fatto che ti è stato sconsigliato di inviare acqua ad alta pressione nella zona del mantello, anche perché, per mantenere una variazione di temperatura dell'ordine di circa 40°C dovresti portare in pressione oltre le 40 atm l'acqua, così da poter sfruttare l'elevato calore specifico dell'acqua liquida (relativamente al vapore). Ed oltretutto, potresti ottenere vapore ad alta pressione utilizzabile per produzione di energia o ancora meglio per un preriscaldamento del fluido di processo entrante nel reattore come recupero energetico (creando così un loop quasi autosufficiente).
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