Conclusioni
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Conclusioni
Il presente lavoro di Tesi di Laurea si è concentrato su sistemi reagenti in grado di operare combustioni con basse emissioni inquinanti (flameless).
L’analisi di letteratura condotta in una prime parte del lavoro, ha evidenziato un interesse sempre crescente verso tali sistemi che permettono di contenere le emissioni inquinanti.
L’attenzione si è concentrata, successivamente, su due bruciatori pilota collocati presso i laboratori Enel-Ricerca di Livorno, in grado di operare in modalità flameless. Principalmente lo studio è stato concentrato su un bruciatore per microcogenerazione, in grado di alimentare un ciclo Stirling, da cui è possibile ottenere potenza termica ed elettrica. Su tale bruciatore è stata condotta una campagna sperimentale con cui si è voluto analizzare la risposta del sistema, progettato per essere alimentato con gas naturale, a miscele reagenti metano-idrogeno.
Sperimentalmente, si è visto che all’aumentare del contenuto di idrogeno, le emissioni inquinanti di NOx diminuiscono, nei casi di alte potenzialità, per cui il bruciatore è progettato.
Successivamente, è stato riprodotto il bruciatore attraverso un codice di calcolo disponibile presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali (CFX-5.7.1). L’analisi fluidodinamica ha permesso di capire il funzionamento interno del bruciatore. Inoltre il confronto con le misure sperimentali ha permesso di giudicare l’idoneità della fluidodinamica computazionale per modellazioni di bruciatori per miscele contenenti idrogeno, ed ha confermato i dati sperimentali. Il trend decrescente delle emissioni di NOx all’aumentare del contenuto di idrogeno può essere spiegato con il breve ritardo di ignizione che consente tempi di permanenza minori e quindi minori formazioni di NOx termico.
I risultati incoraggianti del confronto hanno confermato la validità del codice e la bontà delle ipotesi necessarie a riprodurre l’esatto assetto del bruciatore.
Il codice si è rivelato molto valido anche nel caso di geometrie particolarmente complesse, come quelle del caso in esame.
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In una seconda parte, successivamente, si è concentrato il lavoro su un secondo bruciatore, collocato sempre presso i laboratori Enel-Ricerca di Livorno, già oggetto di precedenti lavori di tesi di laurea. Nei precedenti studi sono state evidenziate delle limitazioni pratiche sull’apparecchiatura, che non hanno permesso di fare confronti attendibili tra prove sperimentali e simulazioni numeriche. Si è cercato, quindi, di operare al fine di eliminare i problemi pratici esistenti.
In particolare, le limitazioni erano dovute ad un sistema di asportazione del calore sottodimensionato rispetto alle reali esigenze del bruciatore. Il lavoro è stato quindi, quello di dimensionare un nuovo sistema in grado di asportare il calore necessario e permettere un funzionamento stazionario del bruciatore.
La fase di progettazione ha permesso un’ analisi visiva del bruciatore, che mancava nei precedenti lavori di tesi. Tale analisi ha rivelato particolari, come la presenza di finestre per il ricircolo dei gas esausti in camera di combustione, e il rivestimento isolante dello schermo di Inconel, che prima erano ignorati. A questo punto si è resa necessaria la ridefinizione della griglia di calcolo utilizzata nelle simulazioni numeriche e, in parte, la modifica delle condizioni al contorno applicate al dominio. Da una prima verifica, condotta tra simulazioni modificate e dati sperimentali relativi a prove a bassa potenzialità termica, per i quali si riusciva ad ottenere un andamento quasi stazionario, è stato evidenziato un miglior accordo rispetto ai lavori precedenti.
Lavoro futuro consiste in una nuova campagna sperimentale, utilizzando il nuovo sistema di raffreddamento, che permetta un confronto tra prove numeriche e sperimentali.