Aumento temperatura

TECNOMODEL

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#1
Un cliente contesta che un ridotto drenaggio di una nostra pompa causa un aumento di temperatura dell'olio nel serbatoio.
Conoscendo la quantità e la temperatura del drenaggio come posso calcolare a che temperatura arriverà l'olio nel serbatoio?
 

Kaji

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#2
Purtroppo penso sia un problema complesso di termodinamica: in teoria le perdite di energia che hai dal drenaggio al serbatoio vengono trasformate in calore e parte di questo calore viene assorbita dall'olio che si surriscalda; però non saprei come valutare questo calore assorbito, al massimo si potrebbero valutare le perdite di carico da cui ottenere l'energia dissipata. Poi non so se è possibile fare cambiamenti all'interno dell'impianto per ridurre il surriscaldamento dell'olio.
 

TECNOMODEL

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#3
Semplificando molto potremmo ipotizzare che dal serbatoio escano X L/min a K° e ne rientrino Y L/min a W°.
Non ho però idea di come calcolare l'aumento di temperatura ed eventualmente la temperatura massima che raggiungerebbe l'olio in serbatoio.
 

Kaji

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#4
Purtroppo o si trovano trattazioni empiriche del problema del surriscaldamento degli impianti oleodinamici o si guarda il problema da un punto di vista scolastico ma probabilmente molto lontano dalla realtà.

Nel secondo caso puoi in ordine:

- calcolare perdite di carico distribuite e concentrate
- ipotizzare che tutta questa energia persa si sia trasformata in calore
- vedere quanto di questo calore riesce ad essere smaltito tra impianto ed ambiente (tipo scambiatore tubi in aria, non so se si dice così)

Altrimenti vedere nei vari manuali per il dimensionamento degli impianti oleodinamici il capitolo riguardante il dimensionamento del serbatoio e probabilmente una trattazione del problema si trova dato che una delle funzioni del serbatoio è proprio quella di raffreddare olio.

Poi ci sono accorgimenti dal punto di vista pratico per evitare che l'olio su surriscaldi, ma non so quanto invasive possano essere.
 

paulpaul

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#5
Un cliente contesta che un ridotto drenaggio di una nostra pompa causa un aumento di temperatura dell'olio nel serbatoio.
Conoscendo la quantità e la temperatura del drenaggio come posso calcolare a che temperatura arriverà l'olio nel serbatoio?
Ciao
per capire meglio: tu hai un serbatoio con una certa quantità d'olio ad una determinata temperatura, dal quale viene prelevato olio dalla pompa e nel quale ritorna il drenaggio della pompa stessa...corretto?
Tu conosci la portata della pompa e la portata del drenaggio, oltre che la temperatura iniziale del serbatoio e la massa: ti interessa conoscere l'andamento della temperatura dell'olio nel serbatoio, giusto?
 

TECNOMODEL

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#6
Ciao
per capire meglio: tu hai un serbatoio con una certa quantità d'olio ad una determinata temperatura, dal quale viene prelevato olio dalla pompa e nel quale ritorna il drenaggio della pompa stessa...corretto?
Tu conosci la portata della pompa e la portata del drenaggio, oltre che la temperatura iniziale del serbatoio e la massa: ti interessa conoscere l'andamento della temperatura dell'olio nel serbatoio, giusto?
Esatto.
 

paulpaul

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#7
Il problema è relativamente semplice da impostare (bilancio di massa ed energia nel serbatoio) ma necessita di un po' di lavoro di calcolo: direi che è affrontabile con Excel. Si tratta di due equazioni differenziali, da trasformare subito in differenze finite per essere trattabili con Excel. Ogni riga di Excel rappresenterà un passo temporale (es. un secondo).
Se hai qualche dato (portata in, portata out, Tin, Tiniziale serbatoio, tipo di olio, massa iniziale nel serbatoio) possiamo provare a fare qualche conto.
 

paulpaul

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#8
.... al massimo si potrebbero valutare le perdite di carico da cui ottenere l'energia dissipata. Poi non so se è possibile fare cambiamenti all'interno dell'impianto per ridurre il surriscaldamento dell'olio.
Credo che a Tecnomodel, da come ha risposto, interessasse soprattutto il bilancio termico nel serbatoio, più che l'energia dissipata (calore) a causa delle perdite di carico. Peraltro, con olio e le usuali perdite di carico in un circuito idraulico, mi sembra che questa sia abbastanza trascurabile...
 
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#9
In rete ci sono alcuni costruttori che forniscono il coefficiente di scambio termico del serbatoio della centrale. Visto che la potenza del freno é in funzione di pressione e portata, puoi determinare la potenza che si scarica in modo caldo in vasca. Conoscendo temperatura ambiente e scambio termico si determina quindi la temperatura dell'olio.
 

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#10
Il problema è relativamente semplice da impostare (bilancio di massa ed energia nel serbatoio) ma necessita di un po' di lavoro di calcolo: direi che è affrontabile con Excel. Si tratta di due equazioni differenziali, da trasformare subito in differenze finite per essere trattabili con Excel. Ogni riga di Excel rappresenterà un passo temporale (es. un secondo).
Se hai qualche dato (portata in, portata out, Tin, Tiniziale serbatoio, tipo di olio, massa iniziale nel serbatoio) possiamo provare a fare qualche conto.
Mi sa che questo tipo di calcolo va oltre le mie conoscenze.
I dati precisi non li ho ma posso fare un esempio vicino alla realtà e semplificando il tutto.
Diciamo che escono dal serbatoio 3L/min e ne entrano 0.5 L/min dal drenaggio.
Il volume serbatoio è di 100 L, T iniziale 40°, T dell'olio che rientra dal drenaggio 50°.
Olio idraulico ISO VG46.

Il cliente contesta che con la pompa precedente la temperatura nel serbatoio rimaneva stabile, con la attuale ha una differenza di 30°. La differenza sostanziale tra le due pompe è che la precedente aveva un drenaggio di 2 L/min, l'attuale 0.5 L/min.
 

paulpaul

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#11
Scusami ma in questi due giorni riesco a collegarmi poco!
Ma la linea di ritorno? Non finisce nello stesso serbatoio? Altrimenti l'olio in questo serbatoio calerebbe di livello fino a zero, dato che ne prelevi più di quanto ne immetta.
Nel primo caso, quando il serbatoio è quasi vuoto, la temperatura si impenna: vi è meno massa da scaldare da parte del drenaggio: v. grafico sotto, fatto in matlab ipotizzando il caso da te detto (in ordinata T in °C, in ascissa tempo in s). Fammi sapere se ho ben interpretato.

1.JPG
 

paulpaul

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#12
Ovviamente ho trascurato scambi termici serbatoio/ambiente: questi ti farebbero comunque calare la temperatura, se l'ambiente (come suppongo) fosse a T < 40 °C.

Nel caso invece di drenaggio 2 litri/min, lasciando inalterati tutti gli altri parametri, avresti la seguente curva:

1.JPG

Come detto, non so se ho ben interpretato la situazione.
 

TECNOMODEL

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#13
I 3 L/min che escono sono quelli utilizzati dall'impianto, poi rientrano in serbatoio ma non conosco la temperatura di questo olio che arriva dagli utilizzi.
Il serbatoio mantiene quindi sempre lo stesso volume.
Ti ringrazio molto per il tempo che mi hai dedicato, già questi due grafici mi fanno pensare che sia stata introdotto una seconda o più variabili rispetto alla situazione precedente e non la sola pompa come ci hanno riferito.
 

paulpaul

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#14
Figurati!
Si tratta di applicare due principi di conservazione al volume del serbatoio: massa ed energia. Esistono anche SW specifici per oleodinamica per risolvere questi problemi, ma puoi usare i principi fondamentali con l'aiuto di un SW per la risoluzione numerica tipo Matlab. Più facile a farlo che a dirlo...