Analisi teorico sperimentale di scambiatori ad aria ad aletta continua in deumidificazione

The thesis regards the issue of fin-and-tube heat exchangers operating in dehumifying conditions and it’s the result of a collaboration lasting nine months with the company Lu-Ve GROUP. The results of a bibliographic research on the prediction of wet cooling coils performances are reported. The lumped/simplified solution of the enthalpy difference method is shown and three related numerical application are presented. An experimental campaign of over 50 tests has been performed on three finned coils, one wavy and two louvered, using two different experimental setups: the wind tunnel and the calorimetric cell of the research and development laboratory of the company. The results obtained from the experimentation have allowed the construction of dimensionless curves that describe the heat exchange characteristics and the fluid flow characteristics of the coils. A comparison between the experimental data and forecasts obtained from the company calculation code permitted to show errors made in estimating the total thermal capacity exchanged, the sensible heat load factor, the flow of condensate produced and the air-side pressure losses. On the basis of experimental work conducted at the wind tunnel a new model for calculating wet cooling coils performances has been developed. The model validation has been obtained by applying it to the coil tested at the calorimeter cell and comparing errors made by currently implemented in company calculation code model and by model proposed in this thesis.

Il lavoro di tesi tratta l’argomento degli scambiatori di calore ad aletta continua operanti in condizioni di deumidificazione ed è il risultato di una collaborazione durata nove mesi con l’azienda produttrice Lu-Ve GROUP. Sono riportati i risultati della ricerca bibliografica sulla previsione delle prestazioni delle batterie in queste condizioni. Sono presentati il modello a parametri concentrati del potenziale di entalpia e tre relative applicazione numeriche. È stata condotta una campagna sperimentale di oltre 50 test su tre batterie alettate, una ondulata e due intagliate, tramite apparati sperimentali differenti: il tunnel aerodinamico ed una cella calorimetrica del laboratorio di ricerca e sviluppo dell’azienda. I risultati ottenuti dalla sperimentazione hanno permesso di ricavare curve adimensionali che descrivono le caratteristiche di scambio termico e le caratteristiche fluidodinamiche delle batterie. Un confronto tra i dati sperimentali e le previsioni ottenute dal codice di calcolo aziendale ha permesso di mostrare gli errori commessi nello stimare la capacità termica totale scambiata, il fattore di carico termico sensibile, la portata di condensato prodotta e le perdite di carico lato aria. Sulla base dell’attività sperimentale condotta al tunnel aerodinamico è stato elaborato un nuovo modello per il calcolo delle prestazioni delle macchine. La validazione del modello è stata ottenuta applicandolo alla batteria testata in cella calorimetrica e confrontando gli errori commessi, rispetto ai dati sperimentali, dal modello attualmente implementato nel codice di calcolo aziendale e dal modello proposto nel lavoro di tesi.