Scambiatore Di Calore

[A320 Pilot]

salve a tutti, qualcuno mi sa spiegare come funziona uno scambiatore di calore ???? intendo quello montato all'interno della capottatura motore che serve a riscaldare la cabina e a fornire aria calda per carburatori a vaschetta...

grazie a tutti

[JT8D]

Come tutti gli scambiatori di calore serve ad effettuare uno scambio termico.
L'aria calda per il carburatore viene riscaldata da uno scambiatore di calore che utilizza il calore dell'impianto di scarico del motore per riscaldare l'aria di alimentazione.
L'aria in pratica viene fatta passare in uno scambiatore montato sui tubi di scarico.
Su molti aerei a pistoni, il riscaldamento della cabina viene effettuato da aria riscaldata con lo stesso principio.

Paolo

[A320 Pilot]

quindi in sostanza è un Tubo Avvolto sopra i condotti di scarico del motore ??? l'aria si riscalda cosi' ??

grazie

[nickthenava]

si basa sul reciproco riscaldamento-raffreddamento di due corpi tramite trasporto di massa d'aria.
però l'aria calda e quella fredda non devono essere in contatto fra loro direttamente, ovvero il condotto deve essere isolato, anche perchè una proviene dal motore e l'altra dall'atmosfera e percui dato che, come si diceva prima, quest'aria riscaldata andrà in alcuni casi a riscaldare la cabina è ovvio il fatto che se dovesse venire in stretto contatto con l'aria di scarico ne comprometterebbe la composizione e la contaminazione rendendo sgradevole il risultato.
su aerei un po' più grossi c'è per esempio il RAM AIR SYSTEM che si basa sullo stesso principio.

[JT8D]

Logico che i due fluidi non devono entrare in contatto. I gas di scarico provenienti dalle camere di combustione fluiscono normalmente nei condotti di scarico. Su questi condotti è montato uno scambiatore di calore apposito, dove viene fatta passare l'aria, che a contatto con i condotti di scarico caldi si riscalda a sua volta, e viene poi utilizzata.
Ricordo a tutti che è di fondamentale importanza, per gli aeromobili che utilizzano questo sistema per riscaldare la cabina, un accurata manutenzione e accurati controlli periodici sulla perfetta funzionalità dell'impianto.
I gas di scarico contengono, tra le altre cose, CO, e tutti i piloti e gli operatori conoscono bene quanto sia pericolosa e subdola l'intossicazione da CO: per difettosità dell'impianto può accadere che i gas penetrino nell'abitacolo, con conseguenze anche potenzialmente fatali. Da qui l'assoluta necessità di prevenzione con una accurata manutenzione.

Paolo

[Luke3]

Ragione per cui per pochi euro si possono comprare degli indicatori chimici della concentrazione di CO nella cabina, cosa che consiglio a tutti di mettere in cockpit quando si vola d'inverno. Molti aeroclub comunque lo fanno gia' di loro

[A320 Pilot]

perfetto , sempre chiarissimi e completi !!

comunque uno scambiatore di calore può funzionare anche inversamente all'esempio citato prima vero ?? intendo che al posto di riscaldare l'aria può anche raffreddarla....

[nickthenava]

Certo per esempio il RAM Air system. E concepito per raffreddare il condotto di aria proveniente dal pacco del sistema di aria condizionata .
We ciao

[bracco]

Negli aerei più grandi la cosa funziona così:

- l'aria esterna viene spillata da una presa posizionata nei motori a monte della turbina

- questa aria passa per un'unità di condizionamento composta da uno scambiatore di calore, ovvero una batteria di tubi in cui circola aria o vapore come fluido refrigerante accoppiata ad un compressore, l'aria viene qundi raffreddata sia per scambio termico con lo scambiatore che per espansione

-l'aria viene quindi ricompressa dato che è estramente rarefatta, di conseguenza essendo la reazione quasi adiabatica, si riscalda

- l'aria passa per un secondo scambiatore di calore dove, pur rimanendo compressa, si raffredda di nuovo

- a questo punto l'aria viene deumidificata per condensazione e filtrata (l'aria nelle cabine è sempre molto secca per evitare la proliferazione di funghi e batteri e per evitare fenomeni di condensa sui finestrini, ragione per cui dopo voli lunghi ci si sente "la bocca secca"), l'acqua di condensa è espulsa dall'aereo

-l'aria è a questo punto immessa in cabina, miscelandola con l'aria di ricircolo già presente in cabina nella misura del 50% circa di aria nuova e del 50% di aria di ricircolo (filtrata)

Il tutto permette in modo economico e semplice di avere aria contemporaneamente pressurizzata ed alla giusta temperatura, i difetti sono che l'aria è molto secca, è generalmente più fredda del desiderabile e spesso i fltri non riescono del tutto ad evitare che particelle di di combustibile siano presenti nell'aria in cabina, seppur in quantità accettabili, maggiori ovviamente quando l'aereo è a bassa velocità (hai presente l'odore di carburante che si sente talvolta quando l'aereo è in rullaggio o in decollo?)

[Zapotec]

Negli aerei più grandi la cosa funziona così:

- l'aria esterna viene spillata da una presa posizionata nei motori a monte della turbina

- questa aria passa per un'unità di condizionamento composta da uno scambiatore di calore, ovvero una batteria di tubi in cui circola aria o vapore come fluido refrigerante accoppiata ad un compressore, l'aria viene qundi raffreddata sia per scambio termico con lo scambiatore che per espansione

-l'aria viene quindi ricompressa dato che è estramente rarefatta, di conseguenza essendo la reazione quasi adiabatica, si riscalda

- l'aria passa per un secondo scambiatore di calore dove, pur rimanendo compressa, si raffredda di nuovo

- a questo punto l'aria viene deumidificata per condensazione e filtrata (l'aria nelle cabine è sempre molto secca per evitare la proliferazione di funghi e batteri e per evitare fenomeni di condensa sui finestrini, ragione per cui dopo voli lunghi ci si sente "la bocca secca"), l'acqua di condensa è espulsa dall'aereo

-l'aria è a questo punto immessa in cabina, miscelandola con l'aria di ricircolo già presente in cabina nella misura del 50% circa di aria nuova e del 50% di aria di ricircolo (filtrata)

Il tutto permette in modo economico e semplice di avere aria contemporaneamente pressurizzata ed alla giusta temperatura, i difetti sono che l'aria è molto secca, è generalmente più fredda del desiderabile e spesso i fltri non riescono del tutto ad evitare che particelle di di combustibile siano presenti nell'aria in cabina, seppur in quantità accettabili, maggiori ovviamente quando l'aereo è a bassa velocità (hai presente l'odore di carburante che si sente talvolta quando l'aereo è in rullaggio o in decollo?)

Alcune cose probabilmente vanno riviste... la parola però agli esperti

[bracco]

Negli aerei più grandi la cosa funziona così:

- l'aria esterna viene spillata da una presa posizionata nei motori a monte della turbina

- questa aria passa per un'unità di condizionamento composta da uno scambiatore di calore, ovvero una batteria di tubi in cui circola aria o vapore come fluido refrigerante accoppiata ad un compressore, l'aria viene qundi raffreddata sia per scambio termico con lo scambiatore che per espansione

-l'aria viene quindi ricompressa dato che è estramente rarefatta, di conseguenza essendo la reazione quasi adiabatica, si riscalda

- l'aria passa per un secondo scambiatore di calore dove, pur rimanendo compressa, si raffredda di nuovo

- a questo punto l'aria viene deumidificata per condensazione e filtrata (l'aria nelle cabine è sempre molto secca per evitare la proliferazione di funghi e batteri e per evitare fenomeni di condensa sui finestrini, ragione per cui dopo voli lunghi ci si sente "la bocca secca"), l'acqua di condensa è espulsa dall'aereo

-l'aria è a questo punto immessa in cabina, miscelandola con l'aria di ricircolo già presente in cabina nella misura del 50% circa di aria nuova e del 50% di aria di ricircolo (filtrata)

Il tutto permette in modo economico e semplice di avere aria contemporaneamente pressurizzata ed alla giusta temperatura, i difetti sono che l'aria è molto secca, è generalmente più fredda del desiderabile e spesso i fltri non riescono del tutto ad evitare che particelle di di combustibile siano presenti nell'aria in cabina, seppur in quantità accettabili, maggiori ovviamente quando l'aereo è a bassa velocità (hai presente l'odore di carburante che si sente talvolta quando l'aereo è in rullaggio o in decollo?)

Alcune cose probabilmente vanno riviste... la parola però agli esperti

Bah, a parte la posizione del primo stage di raffreddamento, tutti i sistemi si assomigliano a quanto ne so.
http://www.boeing.com/commercial/cabinair/index.html
Il punto chiave è che l'aria esterna negli airliners non è mai riscaldata da uno scambiatore connesso ai motori, è invece compressa dal compressore accoppiato ai motori, il riscaldamento non avviene quindi per scambio termico ma per compressione adiabatica. Lo scambio termico avviene solo in raffreddamento su una batteria frigorifera, la dizione heat exchanger può tratte in inganno, nel caso specifico l'heat passa dall'aria al fluido frigorifero e non viceversa. Non so come funzioni sugli aerei più piccoli, ma suppongo che sia molto diversa la questione, sia perchè non è necessaria la pressurizzazione sia perchè non c'è spazio per un sistema così complesso.

[JT8D]

Più che altro occorre precisare bene ciò che intendi con "batteria frigorifera" e circuiti "frigoriferi": magari qualcuno non esperto le interpreta come normali macchine frigorifere, assenti invece sugli aeroplani.
I pack sono in sintesi delle "Air Cycle Machine"
Questo è lo schema relativo ai 320family:



E questo lo schema di un Pack:



Paolo

[Tiennetti]

Una domanda ai piú tecnici

L'altro giorno avevamo qualche problema di temperatura... e guardando bene, in uscita dal pack avevamo 20ºC
Dopo il passaggio dalla mixing chamber e dopo l'azione delle trim valve, la temperatura immessa (secondo gli strumenti) era di 12ºC... é possibile?

[costanzo_roberto]

perfetto , sempre chiarissimi e completi !!

comunque uno scambiatore di calore può funzionare anche inversamente all'esempio citato prima vero ?? intendo che al posto di riscaldare l'aria può anche raffreddarla....

Ciao,
L'esempio più lampante di un scambiatore Aria/Aria e il classico Termosifone di Casa dove rl'aria che passa fra i loro componenti viene Riscaldata.

Poi esistono scambiatori di calore Aria/Acqua lo possiamo trovare nella nostra autovettura, ma ossesso nel Ambiente industriali si usa anche scambiatori Acqua/Acqua.

Normalmente lo scambio Termico viene espresso come valore D/T rapporto tra L'ingresso e l'uscita dello scambiatore stesso.

I parametri di scambio sono dati da due componenti la quantità di aria che passa al suo interno, e la pressione con Qui il fluido passa attraverso lo scambiatore.

Roberto.

[bracco]

Allora ho esaminato meglio la questione e separerei due punti:

uno è come funziona il sistema di climatizzazione negli aereomobili, siccome è piuttosto complesso ed ha alcune varianti, proporrei di leggere direttamente dal costruttore (Boeing in questo caso ma mi risulta che Airbus si comporti in modo simile) http://www.boeing.com/commercial/cabinair/ecs.pdf
Riassumendo l'aria esterna viene presa tramite le bleed ports a valle dello stadio di compressione del motore, l'aria in oggetto non serve solo per la ventilazione della cabina, ma per tutta una serie di altre cose; l'aria spillata in questo modo è altamente compressa e molto calda (fino a 250°) va quindi raffreddata alla temperatura di utilizzo, deumidificata e de-ozonizzata: questo di fa con una serie di sistemi nei quali un ruolo primario hanno gli scambiatori di calore aria-aria (che servono come detto per raffreddare l'aria proveniente dalle bleed ports)

uno scambiatore aria-aria non differisce poi molto da uno scambiatore acqua-aria (in realtà il calorifero è uno scambiatore acqua-aria, poichè il fluido vettore di calore è l'acqua che circola nei tubi), si tratta solo di definire qual'è il fluido vettore di calore (può essere un gas come l'aria, il freon o il vapore acqueo usato in passato in certi modelli Boeing, oppure un liquido, usualmente acqua o olio ma si è provato anche il mercurio), negli aerei il fluido è oggi quasi sempre aria; lo scambio termico avviene generalmente per convezione tra un lato "caldo" ed un lato "freddo", nel nostro caso il lato caldo è rappresentato dall'aria spillata dai motori ed il lato freddo dall'aria contenuta nei tubi dello scambiatore, quindi il calore fluisce dall'aria calda a quella fredda, raffreddando l'aria spillata (in più passaggi) fino a portarla alle condizioni richieste per la ventilazione della cabina, l'aria va però anche espansa per portarla alla pressione desiderata (da circa 30 a 18 psi). Il fatto che una batteria di scambio sia fatta con numerosi "tubi" di diametro ridotto è generalmente dovuto al fatto che così si ha una superficie scambiante maggiore e quindi lo scambio è più rapido.

[Astemio]

Più che altro occorre precisare bene ciò che intendi con "batteria frigorifera" e circuiti "frigoriferi": magari qualcuno non esperto le interpreta come normali macchine frigorifere, assenti invece sugli aeroplani.
I pack sono in sintesi delle "Air Cycle Machine"
Questo è lo schema relativo ai 320family:



E questo lo schema di un Pack:



Paolo

Cerca lo schema di un impianto di condizionamento di un douglas Dc-8

rimarrai sorpreso!!!

[Astemio]

Certo per esempio il RAM Air system. E concepito per raffreddare il condotto di aria proveniente dal pacco del sistema di aria condizionata .
We ciao

No, non è cosi
il RAM AIR SYSTEM serve a raffreddare l'aria proveniente dall'impianto pneumatico all'interno degli Scambiatori di Calore.