Dimensionamento di un serpentino esterno di un serbatoio

Buongiorno a tutti,
A volte mi capita di disegnare dei serbatoi con serpentino di riscaldamento. I dati di dimensionamento mi vengono dati direttamente dal cliente. Avevo quindi una curiosità da sottoporvi. Volevo sapere a livello puramente didattico, come si dimensiona un serpentino esterno di un serbatoio.
- Ipotizziamo un serbatoio verticale di accumolo da 2000 lt. in aisi 304 da 4 mm di spessore
- lo riempo con acqua a 20°C e voglio portarla a 50°C
- il riscaldamento lo faccio con un serpentino di mezzo tubo sempre in aisi 304, saldato direttamente sulla parete esterna della virola. Immaginiamo che nel suo interno ci passi acqua calda o vapore

Volevo quindi sapere come faccio a calcolare il serpentino, diametro del mezzo tubo, lo spessore e il numero di spire da applicare.

Vi allego una foto che ho trovato su internet.

Grazie mille in anticipo

Buongiorno Teo-77, i serbatoi a cui fai riferimento sono chiamati comunemente reattori con serpentina di riscaldamento e vengono utilizzati nell'industria chimica e farmaceutica per attivare processi che hanno la necessità di avere una temperatura controllata.
Quelli nella tua immagine hanno anche un riduttore che tramite un sistema di pale mantiene in movimento il prodotto interno al fine di garantire il più possibile l'uniformità termica, generalmente il riscaldamento avviene a mezzo vapore surriscaldato.

Il calcolo non è così semplice come lo hai ipotizzato tu perchè deve tenere conto di molte più variabili come ad esempio lo spessore del serbatoio, la condensa del vapore, ecc. comunque visto che la tua curiosità è a livello didattico, ti può essere utile conoscere anche le varie tipologie di reattori che vengono utilizzati dall'industria visionando questo documento:
3 Cenni di impiantistica generale (da pag. 3.1 - materiali e tipologie di reattori)

Se vuoi invece avere un'idea dei calcoli che vengono effettuati per dimensionare questi dispositivi ti consiglio la consultazione di questa tesi di dottorato dove nel capitolo 2 troverai i calcoli di verifica di un reattore simile al tuo con serpentina.
Caratterizzazione ed ottimizzazione energetica di impianti per l'industria farmaceutica

Ritengo che per te possa essere una tesi di tuo interesse perchè prende in esame anche i processi di un'azienda sia sotto il profilo produttivo che di risparmio energetico e ti fa vedere dove e come vengono applicati questi reattori per i quali vieni coinvolto solo (per ora) nel disegno.

Buongiorno, grazie mille per la tua gentile risposta. appena possibile darò un occhiata a tutto. Immaginavo che la cosa fosse molto complicata in quanto negli occasionali lavori in cui mi è capitato di disegnare serbatoi del genere, i dati di progetto, arrivano sempre e solo direttamente dal cliente . Grazie di nuovo e buon lavoro.

Buongiorno, in allegato un esempio di calcolo degli spessori del semitubo e del fasciame secondo le vecchie norme VSR, ormai un po' decotte, ma indicativo della metodologia.

Cadinpiedi ha detto:

Buongiorno, in allegato un esempio di calcolo degli spessori del semitubo e del fasciame secondo le vecchie norme VSR, ormai un po' decotte, ma indicativo della metodologia.

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Buongiorno Cadimpiedi e grazie per l' esempio fornito. Hai un foglio di calcolo per realizzare questo dimensionamento? Sarebbe interessante

Buongiorno mm 1978, sorry, ma la stampa non proviene da un comune foglio Excel ma è stata generata da un mio programma redatto con il database relazionale Filemaker Pro che conteneva quasi tutte le regole della norma VSR 95. Però per varie ragioni ho abbandonato lo sviluppo nel lontano 2006, parecchie release orsono dello stesso Filemaker V5 contro V19, non è quindi più operativamente impiegabile.

Capito, grazie mille

"Cad in piedi" grazie per il contributo