Studio dell'analogia di scala in sistemi di simulazione di caldaie a condensazione

The realization of a heater for hot water generation needs a extended know-how. There are few companies with possibility to design and realize that kind of plants. Available technologies are based on simulations systems operating on scaled models. In those small heaters consists the knowledge holdings of each company. ICI CALDAIE spa received a working commission requiring a new boiler, able to agree with many requests on both geometrical limitations and performances feature. Accepting this order has meant necessity to achieve and verify a new scaled simulation system for building boiler and, consequently, offered possibility to write this research job. In different time phases, behavior of scaled model has been analyzed as much as natural-dimension boiler in a following time, chased by an optimization process. Results, given after a heat exchange modeling and a exhaust analysis, return interesting information about utilization of smoke pipe as forecasting system, able to give back relative data on utility of modifications produced. Development and industrialization of product has been speedy thanks to abilities of company’s R&D team but results given in this paper conditioned many decisions during design of full-scale boiler and requests on performances and geometry has been completely satisfied.

La realizzazione industriale di una caldaia per la generazione di acqua calda richiede un vastissimo know-how. Solamente le aziende con un background storico di progettazione e realizzazione di tali impianti possono vantare le conoscenze sufficienti alla realizzazione in sicurezza di tali sistemi. Le tecnologie realizzative si avvalgono di metodi di simulazione in scala del corpo caldaia a grandezza reale. Tali caldaie in scala costituiscono uno dei vari patrimoni economici dell’azienda. L’azienda ICI CALDAIE spa ha ricevuto una commessa lavorativa nella quale è stato richiesto lo sviluppo di un nuovo boiler che rispettasse rigorose indicazioni geometriche e prestazionali. L’accettazione di tale commessa ha comportato la necessita di realizzare e verificare un nuovo sistema di simulazione in scala per la caldaia in realizzazione e ha offerto conseguentemente l’opportunità di realizzare il presente lavoro di ricerca. Si è dunque analizzato, in fasi temporali distinte, il comportamento del tubo fumo prova come elemento di simulazione in scala per il sistema e il comportamento del nuovo corpo caldaia, giunto in laboratorio per una fase di test ed ottimizzazione. I risultati estratti, a valle di una modellazione dei meccanismi di scambio termico del sistema e di un’analisi dei dati estratti sia dal tubo fumo che dal corpo caldaia, hanno restituito risultati molto interessanti, affermando il tubo fumo come ottimo strumento previsionale relativo, in grado di dare un’indicazione chiara sulla bonta delle modifiche apportate nel meccanismo scalato e successivamente applicate al corpo a dimensioni reali. La fase di industrializzazione del prodotto è risultata rapida in funzione delle capacità progettuali aziendali, tuttavia la fondamentale utilità dei risultati emersi dai test di laboratorio ha permesso di realizzare un bollitore efficiente che si adeguasse correttamente alle richieste del cliente.