Potenza dispersione tubo in PE

[Andrea70]

Ho appena visto un impianto di riscaldamento di una serra, per pomodori, costituito da semplicissimi tubi in polietilene diametro 20 , che viaggiano sulle file delle piante.
La ditta che l'ha montato mi ha riferito che dimensionano "ad esperienza", ma per una grande serra di un ettaro hanno montato un pompa piccolissima.
Il cliente della serra pensa che sia troppo piccola (anche a me viene da pensarlo)..... e mi chiede una verifica.

In pratica devo calcolarmi che potenza di riscaldamento ha un tubo, percorso da una portata con acqua interna ad una temperatura T1, con un aria esterna ad una temperatura T2.

La potenza di trasmissione è P = U * S * DT
La superficie è semplice.... calcolo la circonferenza del tubo e la moltiplico per la sua lunghezza.
DT dovrebbe essere : T2 (aria) - T1 (acqua)

Interessante è il calcolo della trasmittanza U del tubo di polietilene....
Teoricamente vi è una trasmissione per conduzione acqua-polietilene e poi una per convezione tubo polietilene-aria
Sarei tentato di calcolare la U come 1 / (1 / adduttanza esterna + spessore tubo/conduttività tubo )
Che ne pensate?
Sapete se esistono delle tabelle o delle procedura di calcolo specifiche per questo aspetto....
Quella che ho ipotizzato io secondo voi è corretta?
Grazie!!!

[Andrea70]

Pensandoci bene, poi dovrebbe essere correlato anche alla portata secondo la nota relazione
P = C * Q * DT
mhhhhh calcolo interessante

[iltubo]

Premetto che sono a digiuno di formule varie, quindi aperto a correzioni e o prese in giro.......
Se hai già portata e Dt acqua hai già la potenza che ti da il tuo tubo lungo n metri.
Se non hai portata ma solo il Dt acqua .... la vedo dura a meno di non andare a tentativi.
Nella prima formula che hai messo manca "l'adduttanza" o coeff. liminare o come si chiama della parete interna che dipende dalla velocità dell'acqua, e quindi dalla portata che conosci o no?

[Andrea70]

Nella formula du U non ho messo l'adduttanza interna perchè la trasmissione acqua - polietilene la penso conduttiva e non convettiva, ma sono mie supposizioni in cerca di conferma qui.
il delta T...... lo saprei solo facendo funzionale l'impianto e misurandolo.... vorrei fare una previsione di tipo analitico e individuare il meccanismi fisico della trasmissione dell'energia in un sistema apparentemente banale come questo

[Esa]

A parte che, se non ricordo male, il Dt è quello medio differenziale tra acqua ed aria, il calcolo del valore di U non è per nulla banale. Puoi immaginare una batteria a tubi orizzontali con circolazione dell'aria garantita dal moto convettivo (quindi in funzione delle T). Per fare questo calcolo, puoi utilizzare tabelle o software.
Che temperatura ha l'acqua di mandata? 40°C? 60°C? E la serra, a che T deve essere mantenuta?

[SuperP]

Interessante è il calcolo della trasmittanza U del tubo di polietilene...:

Usa le forumle dell'appendice A della UNI TS 11300-2:2008.

PS: Buon compleanno vecio!!!

[Abser]

in rete se digiti "calcolo dispersioni tubi coibentati" trovi una tabellina che ti consente di calcolare la dispersione lineare, basta porre spessore coibentazione zero e immettere la conducibilità del tubo in polietilene e il gioco è fatto.

[Andrea70]

Grazie, adesso provo a fare due conti. In teoria calcolando la potenza con la portata dell'acqua e con la trasmittanza.... dovrei ottenere due valori di potenza uguali o quantomeno che coincidano
P = C * Q * DT = U * S * DT

[gararic]

A parte che, se non ricordo male, il Dt è quello medio differenziale tra acqua ed aria, il calcolo del valore di U non è per nulla banale.

e per fortuna che qualcuno se lo ricorda . . .
dove la mettiamo la resitenza per convezione tra tubo ed aria?

[NoNickName]

In assenza di convezione, l'irraggiamento =epsilon x sigma x T^4 = 0.95 x 5.67 x 10-8 x (60+273)^4 W/m2K4 = 662W/m2
Un tubo diam.20mm ha una superficie esterna di 0.0628 m2 al metro di lunghezza.
Quindi 1m di tubo irraggia 41W.

A seconda di quanti metri sono e quale deltaT hai, puoi calcolarti la potenza totale e la portata risultante.

[Esa]

"Quindi 1m di tubo irraggia 41W".
Forse è troppo? Nei radiatori in ghisa si calcola (ad occhio ...) 480 W al mq

[NoNickName]

Dipende dall'emissività epsilon considerata: nei metalli è più bassa... per la ghisa è 0.6, quindi il calcolo farebbe circa 420W con acqua a 60°C, in linea con la tua ipotesi. Il polietilene è termoriflettente, quindi ha una emissività più alta.

Ovviamente il termine T va sostituito con la temperatura media corretta. Io ho messo 60°C, ma magari è più bassa.

[arkanoid]

attacca la pompa un misuratore di portata e due termometri. Parti da dati certi con le formule vai sulla luna.
Modifica le temperature e trova più curve. Se puoi, modifica le portate

[giotisi]

...mica irraggi verso lo zero assoluto!

[NoNickName]

...mica irraggi verso lo zero assoluto!

Sì, ok. Tutti professoroni e nessuno che si sbatte a fare i conti.
P=0,95*5,67*10^-8*(333^4-298^4)=237.5W/m2 da cui 1m di tubo irraggia 14W.

[Esa]

"Quindi 1m di tubo irraggia 41W.
1m di tubo irraggia 14W."
Forse hai invertito i numeri?
Magari la regola dei vecchi termosifoni è ancora attendibile?

[NoNickName]

Forse hai invertito i numeri?

No ho rifatto i conti.

[giotisi]

@NNN : ho troppa stima di te per non accettare anche il moto di 'sbotto', figurati.
Però non serve a nulla fare i calcoli con il modello sbagliato, e il sistema serra è di gran lunga più complicato di quanto potrebbe a prima vista sembrare (se non ci credi, vedi il casino sorto intorno alla scheda 40E dei CB)

Rispetto al normale ambiente civile, dove, al massimo, hai conduzione e ricambio, nella serra è preponderante l'irraggiamento (attivo e passivo), e non si può trascurare il trasporto di calore per evaporazione a terra e condensazione sul telo.

Tanto per restare al solo irraggiamento, lo stesso (mezzo) tubo a 40° può trovarsi a irradiare verso un fogliame fitto a 20° , verso un telo metallizzato, verso un vetro trasparente all'IR (quindi verso la base nubi a -50 o verso il cielo stellato a -180°C), verso un film bassoemissivo di EVO ... ecc...ecc..

Se vogliamo trascurare tutto, ma proprio tutto, allora basta usare le correlazioni empiriche già suggerite da SuperP ed altri ... se vogliamo far le cose un minimo x bene, c'è un po' di letteratura sul sito ENEA e sui siti dei produttori di sistemi per serre (sopratutto olandesi)

[NoNickName]

Ripeto, se vuoi essere utile, metti giù dei numeri. Altrimenti capaci tutti.

[gararic]

facciamo un mestiere davvero affascinante e terribile, se una cosa apparentemente banale come un tubo caldo in aria ci causa tante discussioni, dubbi e incertezze

[Andrea70]

Ho deciso per un approccio sperimentale.
Misuro portata e salto termico (ho strumenti) quindi calcolo potenza reale.
Poi mi calcolo i m2 di superficie di tubo realmente posato, e arrivo a un parametro W/m2.
Attraverso le caratteristiche del tubo vediamo cosa salta fuori poi come trasmittanza... vi faccio sapere.
Grazie comunque a tutti.

[gararic]

Ho deciso per un approccio sperimentale.
Misuro portata e salto termico (ho strumenti) quindi calcolo potenza reale.
Poi mi calcolo i m2 di superficie di tubo realmente posato, e arrivo a un parametro W/m2.
Attraverso le caratteristiche del tubo vediamo cosa salta fuori poi come trasmittanza... vi faccio sapere.
Grazie comunque a tutti.

bravo
visto che, a quanto pare, l'irraggiamento è non trascurabile, ti consiglio di fare prove di giorno e anche di notte

[tutor7]

Puoi calcolare la U come descritto nelle UNI TS 11300/2

Io trascurerei l'adduttanza interna fra fluido e parete.

NON fare il calcolo come se fosse una superficie piana!

Prova a farlo agli elementi finiti con Therm e metti l'emissività del materiale plastico.

[Andrea70]

Grazie dei consigli , ci proverò.