PROGETTAZIONE E MODELLAZIONE CFD DI UNO SCAMBIATORE A CONDENSAZIONE A SERPENTINE PARALLELE

L’obiettivo di questo studio è dimostrare come lo sviluppo di un nuovo prodotto possa essere condotto efficacemente e con notevoli risparmi in termini economici e di tempo, grazie all’ausilio di software di simulazioni CFD. L’attività descritta riguarda il processo di progettazione di una gamma di scambiatori di calore ad uso domestico per alte potenze. Dopo una panoramica su tutta la gamma il focus è incentrato attorno allo scambiatore di calore di potenza pari a 90kW. Nella prima parte del testo si dà visibilità al contesto in cui va ad inserirsi il nuovo prodotto oggetto del progetto, tra questi, si fanno digressioni su caldaie a condensazione e loro funzionamento, sui combustibili attualmente in uso in Italia, sui principi della combustione e della fisica che regola gli scambi termici. Questa parte si conclude con una panoramica della normativa vigente in Italia e in Europa sui temi di efficienza energetica, rendimenti e loro calcoli, metodologia di prova in laboratorio ed emissioni inquinanti. La seconda parte dell’elaborato invece, è volta verso una descrizione di tutti i passaggi che hanno condotto alla realizzazione del primo prototipo di scambiatore di questo tipo per l’azienda titolare del progetto. La fase del progetto qui descritta è quella inziale in cui si dà forte risalto ai concetti che dovranno governare il prodotto finito, infatti, essendo l’oggetto di studio uno scambiatore di calore ad uso domestico a serpentine parallele, l’enfasi dello scritto è rivolta alla progettazione di uno scambiatore efficiente da un punto di vista termo-fluidodinamico. Questi aspetti della progettazione sono contestualizzati e paragonati con le esigenze richieste dal mercato. Nello specifico sono trattati i temi della progettazione dei coils, della sezione di passaggio dei tubi, dell’industrializzazione delle serpentine e del loro assemblaggio. Ognuno di questi punti è coadiuvato da analisi CFD per determinare le corrette caratteristiche che dovrà avere il prototipo in primis e lo scambiatore completo poi. A seguito della realizzazione del prototipo è stato possibile confrontare i risultati delle simulazioni CFD su cui si è basata la progettazione con i risultati ottenuti da prove in laboratorio. Evince da questo studio la progettazione dei componenti ausiliari dello scambiatore.