Calcoli termici per il raffreddamento degli armadi


Come calcolare la resistenza termica necessaria per un armadio o alloggiamento

Solitamente i produttori di scambiatori di calore presentano i dati delle prestazioni termiche come una funzione del carico termico e delle portate dell'aria e acqua in entrata. Questo va bene per le applicazioni in cui lo scambiatore di calore è usato per raffreddare l'acqua con l'aria, in quanto è sufficiente immettere carico termico e temperatura dell'aria e del liquido per determinare se offre sufficienti prestazioni termiche.

Le applicazioni di raffreddamento degli armadi usano gli scambiatori di calore nella configurazione opposta: l'acqua fredda scorre nel circuito del liquido, mentre l'aria calda proveniente dall'armadio si raffredda passando fra le alette dello scambiatore. Nelle applicazioni di riscaldamento degli armadi è solitamente necessario conoscere la temperatura dell'aria in entrata nell'armadio e la temperatura massima che raggiungerà all'interno. Nessuno di questi valori può essere letto direttamente dalle curve prestazionali dello scambiatore di calore.

Il modo consueto di calcolare la variazione di temperatura dell'aria è tramite il calcolo della portata,



che però può essere lungo e suscettibile di errori.

Per evitare questi calcoli, Aavid ha sviluppato dei grafici per stimare velocemente l'aumento di temperatura nei mezzi più comuni di trasferimento del calore, a vari carichi termici. I grafici sono disponibili per aria, acqua, olio e glicole etilenico-acqua 30/70. Per calcolare la variazione di temperatura basta scegliere il grafico appropriato, cercare i propri valori di portata e carico termico, infine leggere la variazione di temperatura. Nella nostra libreria tecnica, sotto i riferimenti termici sono disponibili un pdf o i nostri grafici della variazione di temperatura.

Usati insieme alle curve prestazionali dei prodotti, costituiscono un modo rapido e semplice per calcolare la temperatura dell'aria fredda in entrata nell'armadio e la temperatura massima dell'aria all'interno.




Esempio di calcolo del raffreddamento dell'armadio

Stiamo valutando uno scambiatore di calore 6310 dotato di ventola Ostro per il raffreddamento di un armadio elettronico. L'acqua in entrata nello scambiatore di calore ha una temperatura di 20°C e una portata di 1 gpm. Il carico termico, Q, è 2400 W.



Qual è la temperatura dell'aria raffreddata che entra nell'armadio (ossia la temperatura dell'aria proveniente dallo scambiatore di calore) e qual è la temperatura massima nell'armadio (ossia la temperatura dell'acqua calda che entra nello scambiatore di calore)?

Vediamo innanzitutto la curva del 6310 nel catalogo. Vedremo che con una portata di 1 gpm di acqua e la ventola Ostro che eroga approssimativamente 250 cfm, le prestazioni sono pari a 80 W/°C.

Poiché sappiamo che Q è 2400 W e Q/ITD è 80°C/W, possiamo calcolare la differenza di temperatura iniziale.

ITD = 2400 W ÷ 80°C/W = 30°C


Sappiamo inoltre che la temperatura dell'acqua in arrivo è 20°C, pertanto possiamo calcolare la temperatura dell'aria in arrivo:

Temperatura dell'aria in arrivo = 20°C + 30°C = 50°C.


Per determinare la temperatura dell'aria in uscita, usiamo il grafico "Portata dell'aria" che usa i parametri 250 CFM e 2400 W.



Troviamo che la variazione della temperatura è approssimativamente 17°C. La temperatura dell'aria in uscita è 50°C - 17°C = 33°C.

Ne risulta che questo scambiatore di calore con ventola Ostro raffredderà l'aria a 33°C e che la temperatura massima dell'aria nell'armadio sarà 50°C.

Per determinare la temperatura dell'acqua in uscita usiamo il grafico "Portata dell'acqua".



A 1 gpm e 2400 W, il grafico mostra che la variazione della temperatura è approssimativamente 9°C. Pertanto, la temperatura dell'acqua in uscita è 20°C + 9°C = 29°C.

I grafici per aria, acqua, olio e glicole etilenico-acqua sono disponibili nel formato pdf. I grafici sono utili per il dimensionamento degli scambiatori di calore e delle piastre di raffreddamento, oltre che in svariati altri calcoli della variazione di temperatura.