INTRODUZIONE 1
1. FORNACI INDUSTRIALI 2
1.1. LA COMBUSTIONE: INTRODUZIONE E ANALISI DEL FENOMENO 9 1.1.1. Bilanci energetici per la combustione di gas naturale 9
1.1.2. Parametri importanti 10
1.1.3. Analisi del gas esausto 12
1.1.4. Stabilità di fiamma 12
1.2. STATO DELL’ARTE SULLA MODELLAZIONE DEI SISTEMI DI COMBUSTIONE 13
1.2.1. Trasferimento di calore 13
1.2.2. Perdite di calore ed efficienza termica 13
2. METODOLOGIA 15
2.1. INTRODUZIONE ALLA PROCEDURA DI VERIFICATION AND VALIDATION (V&V) 15
2.2. PROCEDURA V&V NELLA MODELLAZIONE CFD 15
2.2.1. Verifica 16 2.2.2. Validazione 16 3. CASO STUDIO 18 3.1. DESCRIZIONE DELL’IMPIANTO 18 3.1.1. La fornace 18 3.1.2. Il bruciatore 19
3.1.3. Gli strumenti di misura 20
3.2. DIMENSIONAMENTO DI FORNACI INDUSTRIALI 21
3.2.1. Parametri operativi 21
3.2.2. Dimensionamento fornace 23
3.3. CONDIZIONI OPERATIVE E MISURE SPERIMENTALI 24
4. MODELLO NUMERICO 26
4.1. INTRODUZIONE 26
4.2. DOMINIO E GRIGLIA DI CALCOLO 26
4.2.1. Griglia con software “Ansys Meshing” 28
4.2.2. Griglia con software “ICEM” 29
4.3. MODELLO FISICO 35
4.3.1. Modello di turbolenza 35
4.3.2. Modello di combustione 35
4.3.3. Schemi cinetici 36
4.3.4. Modello di radiazione e modello spettrale 36
4.3.5. Modello di formazione degli NOx 36
4.3.6. Condizioni al contorno 38
4.4. SIMULAZIONI SVOLTE 42
4.5. PARAMETRI DEL SOLUTORE 42
5. ANALISI DI EFFICIENZA DELLA COMBUSTIONE 43
5.1. PRIMO CASO 43
5.2. SECONDO CASO 47
5.3. TERZO CASO 51
5.4. RIEPILOGO E DISCUSSIONE DEI RISULTATI 55
6. ANALISI ENERGETICA 60
6.1. FORNACE ADIABATICA 60
6.2. FORNACE ADIABATICA CON COOLING LOOP 61
6.3. FORNACE CON COOLING LOOP E DISPERSIONE OMOGENEA DI CALORE 63
6.4. RIEPILOGO E DISCUSSIONE DEI RISULTATI 66
6.5. METRICHE DI VALIDAZIONE 68
7. CONCLUSIONI 70
7.1. CONFRONTO TRA LE DUE MESH 70
7.2. NOX 70
APPENDICE A
