Nella produzione di monofilamenti in polietilene ad alta densità (HDPE), le fasi di stiro e stabilizzazione sono realizzate da forni con elevati consumi di energia termica e bassa efficienza. L’ottimizzazione dei processi può avvenire solo se vi è un’approfondita conoscenza dei fenomeni di trasmissione del calore tra fili e fluido circostante (aria o acqua). I coefficienti di scambio termico dipendono dalla distanza di separazione tra i filamenti che attraversano il forno, come dalla temperatura e dalla velocità relativa tra fili e fluido; le variazioni di questi parametri, se ben gestite nell’ambito di precisi range, consentono di agire efficacemente sulle dimensioni del forno e quindi sui consumi di energia termica. Le simulazioni termofluidodinamiche condotte prendono in esame due particolari modelli commerciali di forno, uno ad acqua e l’altro ad aria. I risultati ottenuti evidenziano che una distanza di 2,5 mm tra i fili permette di massimizzare il coefficiente di scambio termico convettivo, pari a circa 5000 W/(m2 K) nel caso dell’acqua e a circa 470 W/(m2 K) per l’aria. La potenza necessaria a realizzare i processi è pari a circa 47 kW nel caso della vasca ad acqua e di 17 kW in quello del forno ad aria. Si osserva, dunque, che, per i due modelli di forno esaminati, anche se le condizioni di scambio termico dell’acqua sono molto migliori rispetto all’aria, la possibilità di adottare temperature più elevate di quest’ultima permette una riduzione della potenza totale: il modello di forno ad aria è alimentabile con una potenza pari a circa il 36% di quella necessaria al modello di vasca ad acqua.

Ottimizzazione dello scambio termico nelle fasi di stiro e stabilizzazione del monofilamento in HDPE con forni ad acqua e ad aria​​

2020

Abstract

Nella produzione di monofilamenti in polietilene ad alta densità (HDPE), le fasi di stiro e stabilizzazione sono realizzate da forni con elevati consumi di energia termica e bassa efficienza. L’ottimizzazione dei processi può avvenire solo se vi è un’approfondita conoscenza dei fenomeni di trasmissione del calore tra fili e fluido circostante (aria o acqua). I coefficienti di scambio termico dipendono dalla distanza di separazione tra i filamenti che attraversano il forno, come dalla temperatura e dalla velocità relativa tra fili e fluido; le variazioni di questi parametri, se ben gestite nell’ambito di precisi range, consentono di agire efficacemente sulle dimensioni del forno e quindi sui consumi di energia termica. Le simulazioni termofluidodinamiche condotte prendono in esame due particolari modelli commerciali di forno, uno ad acqua e l’altro ad aria. I risultati ottenuti evidenziano che una distanza di 2,5 mm tra i fili permette di massimizzare il coefficiente di scambio termico convettivo, pari a circa 5000 W/(m2 K) nel caso dell’acqua e a circa 470 W/(m2 K) per l’aria. La potenza necessaria a realizzare i processi è pari a circa 47 kW nel caso della vasca ad acqua e di 17 kW in quello del forno ad aria. Si osserva, dunque, che, per i due modelli di forno esaminati, anche se le condizioni di scambio termico dell’acqua sono molto migliori rispetto all’aria, la possibilità di adottare temperature più elevate di quest’ultima permette una riduzione della potenza totale: il modello di forno ad aria è alimentabile con una potenza pari a circa il 36% di quella necessaria al modello di vasca ad acqua.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: http://hdl.handle.net/20.500.12572/742
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