Analisi CFD di sistemi di accumulo termico per la produzione di combustibili sintetici
Creators: name: Castiglioni, Andrea
Publisher: name: Scuola Universitaria della Svizzera Italiana (SUPSI)
Year: 2020

description: Mediante il seguente progetto di diploma si vuole eseguire, tramite una analisi dettagliata e delle simulazioni CFD apposite, la fattibilità dell’integrazione di due sistemi di accumulo termico all’interno del processo di produzione di combustibili sintetici tramite energia solare concentrata. Si intendono quindi analizzare e comprendere le caratteristiche principale del processo di ossidoriduzione, al fine di stabilire con precisione le fasi cicliche alle quali saranno sottoposti i due accumulatori termici. Si intende inoltre effettuare la raccolta dei requisiti (End User Requirements), realizzare una analisi completa degli stessi ed infine completare la stesura del quaderno dei compiti dettagliato inserendo le specifiche di progetto. Viene quindi richiesto il dimensionamento dei sistemi di accumulo termico, definendo la tipologia di materiale, le dimensioni e la massa dei TES, basandosi sulla quantità di energia che deve essere immagazzinata. Si procederà quindi con lo studio del comportamento dinamico dei sistemi di accumulo, tramite l’esecuzione delle simulazioni CFD che porteranno alla valutazione delle prestazioni del sistema sottoposto ad un funzionamento ciclico. Si è svolta in primo luogo l’analisi dell’esperimento eseguito, inerente al processo di ossidoriduzione, identificando con precisione le differenti caratteristiche delle varie fasi alle quali saranno sottoposti gli accumulatori termici. È stata quindi proposta una versione semplificata del sistema che si andrà ad analizzare tramite simulazioni CFD, e successivamente sono stati proposti due differenti tipologie di utilizzo che si differenziano per la differente gestione della fase di carica. Successivamente si è eseguita la raccolta dei dati e dei requisiti necessari alla corretta esecuzione delle differenti fasi precedentemente identificate, si sono inoltre identificate le caratteristiche proprie dei due accumulatori termici ed e quindi stato redatto il quaderno dei compiti contenete le specifiche di progetto. È stato quindi effettuato lo studio della massima energia immagazzinabile dai due accumulatori termici e conseguentemente è stata eseguita la selezione di alcuni materiali ceramici, capaci di resistere a temperature elevate. Si sono quindi calcolate le dimensioni e le masse dei due TES, per ogni differente materiale ceramico utilizzato. Sono state quindi ricercate e valutate le differenti proprietà termofisiche del materiale scelto, al fine di effettuare delle simulazioni CFD il più realistiche possibili. È stato quindi realizzato il modello CAD del sistema, utilizzando le dimensioni fornite da quaderno dei compiti, è stata effettuata la mesh del sistema e successivamente si è eseguito il set-up per le simulazioni CFD. È stato quindi simulato il funzionamento ciclico di diversi sistemi, che si differenziano per la diversa modellazione delle perdite di calore. È stata quindi effettuata una dettagliata analisi dei risultati, analizzando con particolare accuratezza le varie efficienze e i contour di temperatura ottenuti durante le fasi di carica e scarica.