La fase di preriscaldamento

Dai dati raccolti nella fase di preriscaldamento sono stati identificati i seguenti parametri o dati in ingresso da usare nel modello:

- portata di acqua;

- temperatura del mosto in ingresso; - portata di mosto;

- efficienza e massa fittizia. Portata di acqua

La prima ipotesi, relativa al preriscaldatore, che si è introdotta, riguarda la portata di acqua entrante. Durante la campagna di acquisizione dati è stato possibile monitorare, purtroppo , solo l’andamento della variabile per un intervallo temporale di durata comprendente lo svolgimento di due sole cotte. Nello specifico della quinta e sesta cotta di martedì 01/12/2015 che corrispondono alla decima e undicesima della settimana considerata. Dalla valutazione dei risultati di portata ottenuti tramite monitoraggio si è deciso di considerare per tutte le cotte una portata simulata di acqua elaborata dallo scambiatore costante e pari a 223,73 m3/s. Come si evince dalla Tabella 6.1 e dalle Figure 6.1 e 6.2, tale ipotesi è validata dagli stessi dati reali che presentano una variazione minima rispetto al valore medio corrispondente a ±2,5%. Tale scostamento è dovuto anche all’incertezza dello strumento utilizzato.

Tabella 6.1: Valori medi, massimi e minimi di portata di acqua transitanti durante monitoraggio. Dati relativi

alla quinta e sesta cotta del 01/12/2015, decima e undicesima della settimana.

Cotta Media [m3/h] Max [m3/h] Min [m3/h] Δ* [m3/h] 10 223,8 230,0 217,0 ±6,8 11 223,7 229,0 218,2 ±5,4

Taratura e validazione del modello

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Figura 6.1: Grafico indicativo dell’andamento della portata di acqua entrante nello scambiatore di calore atto

al preriscaldamento mosto durante monitoraggio della quinta cotta del 01/12/2015decima della settimana.

Figura 6.2: Grafico indicativo dell’andamento della portata di acqua entrante nello scambiatore di calore atto

al preriscaldamento mosto durante monitoraggio della sesta cotta del 01/12/2015, undicesima della settimana.

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Temperatura del mosto in ingresso

Una successiva ipotesi riguarda la temperatura del mosto in ingresso allo scambiatore di calore. Come si evince dalla Figura 6.3 e dalla Figura 6.4 tale temperatura risulta variabile al variare delle cotte ma è possibile assumere che durante l’intero processo di preriscaldamento essa non subisca variazioni rilevanti e che quindi possa essere considerata costante. In tali grafici vengono presentati i dati di monitoraggio relativi rispettivamente alla prima cotta del 30/11/2015 e della sesta cotta del 02/12/2015, prima e ventesima della settimana. Si è scelto una cotta ad inizio settimana (impianto non a regime) ed una a metà (impianto a regime), per mostrare che in entrambi i casi le temperature rimangono costanti per tutta la durata del processo. Nella Tabella 6.2 sono raccolti tutti i valori medi delle temperature del mosto in ingresso allo scambiatore di calore relativi alle restanti cotte. In essa sono presenti anche le differenze tra la temperatura massima e minima rilevata dalle durante lo svolgimento del singolo preriscaldamento.

Tabella 6.2: Valori medi di temperatura di mosto entrante nel preriscaldatore con i relativi range tra valore

massimo e minimo inerenti alle cotte considerate nella settimana tra il 30/11/2015 ed il 06/11/2015. Il numero di cotte va dalla prima all’ultima della settimana.

COTTA [°C] RANGE[°C] COTTA [°C] RANGE[°C]

1 65,94 0,68 15 75,03 0,30 2 68,28 1,60 16 74,70 0,33 3 71,51 0,15 17 74,21 0,19 4 73,53 0,26 18 74,48 0,38 5 74,52 0,27 19 75,53 0,20 6 74,70 0,17 20 75,74 0,16 7 74,40 0,22 21 76,5 0,38 8 74,43 0,30 22 75,90 0,19 9 74,92 0,32 23 75,05 0,17 10 74,06 0,4 24 74,44 0,26 11 73,77 0,26 25 74,53 0,26 12 75,36 0,17 26 74,55 0,26 13 75,72 0,24 27 74,96 0,38 14 75,40 0,39

Taratura e validazione del modello

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Figura 6.3: Grafico indicativo dell’andamento della temperatura di mosto entrante nello scambiatore di

calore atto al preriscaldamento mosto durante monitoraggio della prima cotta del 30/11/2015 prima della settimana.

Figura 6.4: Grafico indicativo dell’andamento della temperatura di mosto entrante nello scambiatore di

calore atto al preriscaldamento mosto durante monitoraggio della sesta cotta del 02/12/2015 ventesima della settimana.

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Portata di mosto

Infine l’ultima ipotesi introdotta per tale componente è quella che considera la portata del mosto in ingresso costante. Si è deciso di trascurare la minima variabilità dovuta alla contropressione e alla perdita di battente che si verificano durante il trasferimento del mosto dal pre-run tank alla caldaia, dato che l’ingresso in caldaia avviene nella sua parte inferiore. Quindi è stato deciso un valore costante per la singola cotta ma diverso da cotta a cotta. In assenza di dati monitorati, tali valori sono stati ricavati conoscendo la quantità di mosto trasferita in caldaia durante il preriscaldamento ed il tempo di processo. Tali valori oscillano tra i 44,47 kg/s e i 49 kg/s. Considerare una portata variabile del mosto in ingresso al preriscaldatore altererebbe i profili di temperatura nella fase di preriscaldamento in quanto si verificherebbe un inaspettato aumento della temperatura di uscita dell’acqua dato che la potenza scambiabile diminuirebbe. Tale comportamento si evince dalla Figura 6.5 in cui sono rappresentati i profili di temperatura dell’ultimo nodo del serbatoio di accumulo. Si confronta il profilo reale con quelli simulati a portata costante e variabile.

Figura 6.5: Grafico indicativo dell’andamento della temperatura del nodo inferiore del serbatoio di acqua

tecnica durante il preriscaldamento. In rosso il profilo di temperatura reale, in blu ed in verde i profili simulati con rispettivamente portata di mosto costante e variabile riferiti alla nona cotta del 01/12/2015 quattordicesima della settimana.

Taratura e validazione del modello

71 Efficienza e massa fittizia

Il componente è stato tarato agendo sulla massa fittizia e sull’efficienza dello scambiatore in modo da ottenere una dinamica e delle prestazioni pari a quelle suggerite dai dati sperimentali. Ne risulta una massa fittizia pari a 0,25 kg che implica un transitorio di pochi secondi.

Per quanto riguarda l’efficienza dello scambiatore di calore, si sono riscontrate condizioni di esercizio differenti dal caso nominale che hanno comportato una variazione dell’efficienza da un valore iniziale di 0,79 ad uno di 0,85. La taratura di tale parametro è stata svolta minimizzando la differenza tra i valori di temperatura reali e simulate del nodo inferiore dell’accumulo e del mosto presente in caldaia, entrambi a fine preriscaldamento.