Appunti di Impiantistica termotecnica - parte 1

IMPIANTISTICA TERMOTECNICA

PAOLO FARAGALLA

ESAME: scritto + (orale)

3 domande

1 domande sulla microchimica del secondo da laurea

PROF. MASSIMO CORCIONE, CLAUDIO CIANFRINI

Il corpo umano ha una regolazione termica classica e controllata (non se troppe nell'oscalatore)

• quando fa freddo (es. INVERNO)
• quando fa caldo (es. ESTATE)

si attiva la VASOCOSTRIZIONE (si restringono i vasi sanguigni)

aumentano le creazioni di lavoro

si attiva la VASODILATAZIONE (si dilatano i vasi sanguigni)

aumenta la sudorazione

La sudore da singola AUMENTA

2 legge della termodinamica

CALORE e lavoro sono metodi che servono a quantificare l'entità dello SCAMBIO di energia

dJ = c_pdT

vale per qualsiasi trasformazioni su gas perfetti

vale per una qualsiasi sostanza MA SOLO se la PRESSIONE è COSTANTE

J = U + pv -› dJ = du + pdv

cons di energie a v in mass

Le leggi = dU -› c_pdT

DIAGRAMMA DI STATO DELL'ARIA UMIDA (DIAGRAMMA IGRICO-METRICO)

Quante VARIABILI INDIPENDENTI mi servono per descrivere semplicemente termodinamico dell'equilibrio dell'aria umida e quindi del miscuglio?

• NUMERO DI VARIABILI DI UN MISCUGLIO
• 2 + (n_i - 1)
• per l'aria umida 2 + (2 - 1) → 3
• RAPPORTO QUANTITATIVO DEI COMPONENTI

REGOLA DELLE FASI DI GIBBS

V = C + 2 - f

Es. 1: se ho acqua in fase liquida: V = 1 + 2 - 1 = 2

V = 2 dunque

VARIABILI INTENSIVE

-> non dipendono dalla massa (ad es. temperatura)

VARIABILI ESTENSIVE

-> dipendono dalla massa (ad esempio energia), l'entalpia è una funzione di stato.

Energia interna U → grandezza energetica dei SISTEMI CHIUSI

ENTALPIA J → grandezza energetica dei SISTEMI APERTI

PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA

g^> Δz + ½ Δu² + ΔȒ = Q - W

la relazione tra calore e lavoro è importante nei sistemi aperti

J = U + pv

3 EQUAZIONI PER I SISTEMI APERTI

• PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA
• EQUAZIONE DI CONTINUITÀ
• EQUAZIONE DI BERNOULLI

Richiamo scambiatori a tubi concentrici

• Scambio termico con disposizione equicorrente

Potenzo scambiata

q = U . S . (DTML)

Per lo studio degli scambiatori a tubi concentrici con disposizione in equicorrente è necessario fare un'analisi locale dello scambiatore:

All'ascissa x+dx il fluido caldo si raffredda e quindi giunge ad una temperatura T. Quasi nel mostrare l'altraverso x versa il fluido freddo si riscalda e si porta ad una temperatura x+dt

• dq = U dS (T - t)
• dq = q c dT
• dq = qGC dT

U = Coefficiente globale di scambio

U = 1 / (1/h_e + Δ/k + 1/h_i)

Nel caso di: liquido-ariafermoe quindi nella batteria alettata per riscaldo:

U = 1 / h_e

Attraverso le equazioni (1) (2) (3) si rende dimostrato la formula

q = U . S . (DTML) perché ad ogni pagina riguardante nel fenomeno dello scambio termico risulta attraverso le tre equazioni possibile di ottenere il cambiamento

b) Riduzione della temperatura

q_n = Gc ΔT = Gc (80 - 70) = 10 Gc in condizioni normali

q_' = Gc ΔT₁ = 1 q_n = 5 Gc nelle nuove condizioni

ΔT₁ = 5°C

(DTML) = Δt_m = ^{(Tx - 20) - (Tx - 5)}

ln ^{Tx - 20}

ln ^{Tx - 5}

= 15 / 2

ln ^{Tx - 20}

ln ^{Tx - 5}

= 26,8

ln ²⁰

2.5

ln ^{Tx -20}

Tx - 5 = e^0,56

Tx - 5 = e^0,956

Tx - 20

⇒ Tx - 5 = 1.75 . (Tx - 20)

⇒ Tx - 5 = 1.75 Tx - 35

⇒ 0.75 Tx = 30

⇒ Tx = 40°C

T_m = Tx = 5 = 35°C

Soluzioni impiantistiche

caso (a)

• Valvola a tre vie miscelatrice montata sulla tubazione di ritorno
• Valvola a due vie strozzatrice

caso (b)

• Valvola a tre vie miscelatrice montata sulla tubazione di mandata

POSSIBILI SPOSTAMENTI SUL DIAGRAMMA PSICROMETRICO

RISCALDAMENTO E UMID. A VAPORE

• L'ipotesi di riscaldamento non si usa
• Perché detta umidità non cambia

... avremo un convettore 2

RISCALDAMENTO E UMID. AD ACQUA

... da 1 a B ho una diminuzione di T.

• Nel caso in cui si trascorre l'acqua verso 1 ...

... ad un evaporatore 3

RAFFREDDAMENTO E UMID. A VAPORE

• A1 = raffreddamento
• A2 = umidificazione

RAFFREDDAMENTO E UMID. AD ACQUA

• A1 = riscaldamento
• B2 = umidificazione
• A2 = riscaldamento
• A3 = umidificazione
• B3 = post- riscaldamento

RISCALDAMENTO E DEUMIDIFICAZIONE

... le seguenti trasformazioni di riscaldamento e deumidificazione, dove:

• richiede un raffreddamento e deumidificazione
• ... di riscaldare molto

RAFFREDDAMENTO E DEUMIDIFICAZIONE

In questo caso raffreddo e deumidifico fino alla x desiderata

... ed infine riscaldo fino ad arrivare a B

Dall'equazione (2) si ottiene:

G_a(X_A - X_I) = G_v

1. ^''

Equazione di controllo igrometrico

Analogamente a quanto fatto per l’equazione (3^b) e (3^'')

1. anche l’equazione (2^'') deve essere scritta due volte (a) una volta con riferimento alle costruzioni climatizzate invertendo; (b) l’altra volta con riferimento alle costruzioni riscaldate esterne.

Ne deriva:

1. G_a [(X_A)_INV - (X_I)_INV] = (G_v)_INV

G_a ΔX_INV = (G_v)_INV

1. [6]
2. (X_I)_INV < (X_A)_INV

(b) inserito in ambiente, aria più secca in uscita, bilanciata da organi unipolari.

1. G_a [(X_A)_EST - (X_I)_EST] = (G_v)_EST

G_a ΔX_EST = (G_v)_EST

1. [7]

Alla [equazione] (4), (5) (6)(7) occorre aggiungere l’equazione relativa al controllo della qualità dell'aria:

1. la qualità dell’occupato N_g.as

N = numero minimo di ricambi volumentrici di aria esterna necessari nell’unità di tempo ora (zona)

q_a.u = minimo portata volumentrica di aria volumentrica per persona

[PER LA PUREZZA DELL’ARIA AMBIENTE]

1. Q_au ≥ N ∙ V = Q_au = n_p(q_au)

alternativamente si usa q_au della nuova norma

UNI 10339

q_au = 40 m/h per persona

1. con uso V_LV.um : lungo dia. ≥ 0.11h
2. ventilazione residua al vaglio dell'aria

G_a => NV/V_au

G_a => n_p(q_au)/V_au

1. [8]

-v_au

= (R_au)͜ (T_p)

1. in R_au = R_a + X_pR'_master

R_x = R_v

(10^-3, 10^-4, 10^-6, 10^-6) (10^-6) m³/h/persona

G_au

1. R_au < R_a

1. [9]

Tasciro riferimento della minima dettata di ventilazione con equilibrio per il soddisfacimento della qualità dell’aria si possono rientrare in ordine le due unità:

Criterio soggettivo di qualità dell’aria

G_a > 10/V_au N_A/-1

1. (criteri numeristici uniti) (10) (V_au)=V_au.sub.1

Criterio oggettivo di qualità dell’aria

[G_auma (X_INV - X_A)] > T_p.max

1. [11]