Search
Close this search box.
SETTORE
Industria navale
APPLICAZIONE
Raffreddamento
SETTORE

Industria navale

APPLICAZIONE

Raffreddamento

PROBLEMA

Riscaldamento eccessivo di una cassa di scarico del motore di un’imbarcazione

SOLUZIONE

Collettore con ugelli a cono pieno

Il raffreddamento nei motori degli yacht

Un sistema di raffreddamento con ugelli ottimizza il raffreddamento di una cassa di scarico del motore di uno yacht. 

Il settore

Tutti i motori producono calore, specialmente i grandi motori navali.

Nelle applicazioni marine è necessario raffreddare la linea di scarico per contenere il calore trasmesso allo scafo e alle altre parti dell’imbarcazione.
Questo scopo viene raggiunto sfruttando l’acqua marina, utilizzata come vettore termico. 

Il problema

Il cliente che ci ha contattati è un produttore di linee di scarico e sistemi di raffreddamento per i motori degli yacht. La sua necessità era quella di riprogettare il sistema di raffreddamento della cassa di scarico di un motore.

Il cliente infatti aveva un sistema di raffreddamento non performante, in cui l’acqua di raffreddamento non riusciva a miscelarsi efficacemente ai gas restando aderente sulle pareti esterne. Il risultato erano gas di scarico caldi e una temperatura estremamente alta sulle pareti della linea di scarico, danneggiando la vernice e la resina dello scafo dello yacht.
L’ufficio tecnico di PNR Italia ha deciso di affrontare la problematica affidandosi al calcolo di CFD (fluidodinamica computazionale). Come prima cosa si è analizzato il sistema di raffreddamento in essere per capirne le criticità e progettare un nuovo sistema più efficace. 

Il cliente infatti aveva un sistema di raffreddamento non performante, in cui l’acqua di raffreddamento non riusciva a miscelarsi efficacemente ai gas restando aderente sulle pareti esterne. Il risultato erano gas di scarico caldi e una temperatura estremamente alta sulle pareti della linea di scarico.

IL CALCOLO DI CFD
Sistema di raffreddamento in essere | non performante

In questa fase si è simulato il sistema di raffreddamento in essere per comprenderne punti di forza e debolezza.

Dal calcolo si evince che il flusso di acqua assume una caratteristica del tutto unica per via dell’iniezione tangenziale nel miscelatore cilindrico: entra nel miscelatore e si espande lungo le pareti per effetto della vorticità impressa e conserva questa vorticità lungo la linea di scarico fino alla cassa cambiando asse e mantenendosi sempre a contatto con le pareti. Il risultato è che l’acqua non si miscela efficacemente ai gas restando ‘centrifugata’ sulle pareti esterne. Rimane quindi un ‘cuore’ di gas caldi che seguono le linee di corrente. (immagine 1)
Il risultato di tutti questi fattori sommati fra loro è una temperatura sulla cassa di scarico che in alcuni punti supera i 130°.

Le foto termiche mostrano come in alcuni punti della cassa di scarico la temperatura superi i 130°C.

La soluzione

L’ufficio tecnico di PNR Italia ha elaborato un sistema per il raffreddamento della cassa di scarico del motore. 

Un collettore di alimentazione con tre ugelli a cono pieno AL è posizionato sul coperchio della cassa di scarico.

Gli ugelli iniettano acqua addizionale al sistema prelevandola dal circuito principale.

SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO DEI GAS PRECEDENTE AL NOSTRO INTERVENTO
IMMAGINE 1
Porzione della linea di scarico del motore dello yacht. Il flusso di gas si mantiene molto caldo al centro, perché l’acqua rimane vicina alle pareti

1 | INGRESSO GAS CALDO DA RAFFREDDARE
2 | INGRESSI ACQUA DI RAFFREDDAMENTO
3 | NUCLEO DI GAS CALDO
4 | CASSA DI SCARICO CALDA
5 | ACQUA DI RAFFREDDAMENTO ADERENTE ALLE PARETI
6 | GAS ANCORA CALDO IN USCITA

LEGENDA DELLE TEMPERATURE
1 | 2

ANALISI CFD DEL SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO DEI GAS PRECEDENTE AL NOSTRO INTERVENTO
IMMAGINE 2

ANALISI CFD DEL SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO DEI GAS ELABORATO DA PNR ITALIA
Collettore e ugelli
IMMAGINE 3

I vantaggi

Il sistema elaborato da PNR Italia è assai efficace nella riduzione della temperatura dei gas in uscita e della cassa di scarico.
Se prima del nostro intervento i gas in uscita e la cassa erano a una temperatura rispettivamente di 155° C e 105° C, dopo il nostro intervento le temperature si assestano a 95° C e 65° C (immagine 2 e 3).

Il sistema di raffreddamento della cassa di scarico viene migliorato del 38%.

AL

UGELLI A CONO PIENO

Gli ugelli a cono pieno AL offrono diversi vantaggi grazie alla loro costruzione speciale, con un vorticatore a S integrato nella fusione del corpo dell’ugello. Offrono il maggiore passaggio libero disponibile in un ugello a cono pieno e possono facilmente gestire impurità o liquidi di ricircolo.

Hai domande su un prodotto o hai bisogno di una
consulenza personalizzata?

Casi studio correlati