4 Indice Indice

(1)

Indice 4

Indice

INTRODUZIONE ...………...………...………….……8 1. MISURE IN FIAMMA ...……….11 1.1 GENERALITA’ ………..11 1.2 STRUMENTI DI MISURA ...…….……….…...11 1.2.1 Suction Pyrometer ...……….………...12 1.2.1.1Introduzione ...12

1.2.1.2 Cenni sullo scambio termico ....……….…..13

1.2.1.3 Principi di funzionamento ………..……...…..18

1.2.1.4 Descrizione della sonda ...…….………...…....22

1.2.2 Misura del trasferimento di calore ...………..29

1.2.2.1 Introduzione generale e cenni sullo scambio termico ....…………...29

1.2.2.2 Hollow ellipsoidall total radiation heat flow meter ...…....………...30

1.2.2.2.1 Principi di funzionamento e descrizione ...………..30

1.2.2.2.2 Cenni sulla taratura dello strumento ...……….……...…..32

1.2.2.2.3 Prestazioni ....………..………...…..33

1.2.2.3 Total heat flux meter ...34

1.2.2.3.1 Principi di funzionamento e realizzazione ...……….……..34

1.2.2.3.2 Calcolo del coefficiente di conducibilità termica ...…….…37

1.2.2.3.3 Calcolo della temperatura superficiale ....…………..……..38

1.2.2.3.4 Calcolo dell’emissività superficiale ...….……..…………..38

1.2.2.3.5 Prestazioni…...…….………...…….39

1.2.2.3.6 Raffreddamento in un Total heat flux meter ...…….…...…39

1.2.2.4 Cenni sull’Onera heat flux meter ...….………....40

1.2.3 Misura delle concentrazioni gassose ....………...…...42

2.2.3.1 Campionamento.……….………...…..…42

1.2.3.1.1 Condizioni di campionamento ...….………...43

1.2.3.1.2 Conservazione della costituzione chimica delle miscela ....43

1.2.3.1.3 Conservazione della concentrazione e della distribuzione granulometrica delle particelle ...………..44

1.2.3.2 Sonde e circuito di campionamento ...….…..………...46

1.2.3.2.1 Sampling probe ...…….………...46

1.2.3.2.2 Standard probe ....………..…...47

1.2.3.2.3 Special probe ....………..…………...…..48

(2)

Indice

5

2. CAMPAGNE SPERIMENTALI IN OSSICOMBUSTIONE...………...………...50

2.1 INTRODUZIONI ED OBBIETTIVI ….………..………...50

2.2 FORNACE SPERIMENTALE FO.SPER ...…….………..53

2.2.1 Descrizione generale ....………...…53

2.2.1.1 La fornace ...….………...….55

2.2.2 Retrofitting dell’impianto Fo.Sper ...…….………..57

2.2.3 Descrizione bruciatore TEA-C ...……….………60

2.2.4 Griglia di misura ……….……….……….63

2.3 STRUMENTI DI MISURA...…….………...…..64

2.3.1 Procedura e strumentazione per le misure di temperatura ……….…………...64

2.3.2 Procedura e strumentazione per le misure delle specie chimiche ...……...67

2.3.3 Procedura e strumentazione per le misure del flusso termico...….69

2.3.4 Descrizione degli analizzatori on-line per l’analisi della composizione dei gas all’ingresso ed all’uscita della fornace ………...70

2.4 CAMPAGNA SPERIMENTALE ARIA-CARBONE ………...…71

2.4.1 Descrizione della procedura confronto tra i diversi shield ………71

2.4.1.1 Tecniche di confronto per le misure di concentrazione ...72

2.4.1.2 Tecniche di confronto per le misure di temperatura ……….…..76

2.4.2 Effetto del numero di swirl sulle emissioni degli NOx ……….……...77

2.4.3 Problematiche e considerazioni sulle prove sperimentali……...……....………79

2.5 CAMPAGNA SPERIMENTALE OSSIGENO-CARBONE....………..81

2.5.1 Effetto del rapporto di ricircolo sulle emissioni degli NOx ……….……...81

2.6 CAMPAGNE SPERIMENTALE ARIA-GAS NATURALE ...………...………...83

2.6.1 Effetto del numero di swirl sulle emissioni degli NOx …...……….……83

2.7 CAMPAGNE SPERIMENTALE OSSIGENO-GAS NATURALE ...………...……...86

2.7.1 Effetto del rapporto di ricircolo sulle emissioni degli NOx ……….……...86

3.INCERTEZZE NELLE MISURE SPERIMENTALI ...……....………...………...89

3.1 INTRODUZIONE ...………89

3.2 MISURE SPERIMENTALI ....………90

3.2.1 Misure di temperatura ………91

3.2.2 Misure delle specie chimiche ………..93

3.2.3 Analisi statistica dei dati sperimentali ………93

3.3 ERRORE INTRINSECO NELLE MISURE DI TEMPERATURA ………..94

3.4 STIMA DI UN INTERVALLO DI CONFIDENZA DEI DATI SPERIMENTALI ……..97

3.4.1 Costruzione di un intervallo di confidenza statistico ………..…97

(3)

Indice

6

4. ANALISI D’INTRUSIVITÀ DELLA SONDA SUCTION PYROMETER ...………..104

4.1 INTRODUZIONE ED OBBIETTIVI ...………….………...………104

4.2 TEST CASE ...……….………...………104

4.3 MODELLO NUMERICO ...………..108

4.3.1 Dominio e griglia di calcolo ...………..………108

4.3.2. Modello fisico ...………..………..110

4.3.3. Condizioni al contorno ...……….……….110

4.4 PARAMETRI NUMERICI DEL RISOLUTORE ...……….114

4.5. RISULTATI DELLE SIMULAZIONI ...………...115

5. MISURE IN FIAMMA DELLE CAMPAGNE SPERIMENTALI IN OSSICOMBUSTIONE ……….118

5.1 INTRODUZIONE ……….118

5.2 MISURE IN FIAMMA ARIA-CARBONE ………..118

5.3 MISURE IN FIAMMA OSSIGENO-CARBONE ………124

5.4 MISURE IN FIAMMA ARIA-GAS NATURALE ………..128

5.5 MISURE IN FIAMMA OSSIGENO-GAS NATURALE ………134

5.6 RISULTATI DELLE CAMPAGNE SPERIMENTALI ...………145

CONCLUSIONI ……….154

BIBLIOGRAFIA ...………158

APPENDICE A: DATI MISURE IN FIAMMA ARIA-CARBONE (SW2=100;SW3=100) ...…159

APPENDICE B: DATI MISURE IN FIAMMA OSSICOMBUSTIONE OSSIGENO-CARBONE (SW2=100; SW3=100; R=0.61) ...………...………...161

APPENDICE C: DATI MISURE IN FIAMMA ARIA-GAS NATURALE (SW2=0; SW3=100) ………..…….162

APPENDICE D: DATI MISURE IN FIAMMA OSSICOMBUSTIONE OSSIGENO-GAS NATURALE (SW2=0; SW3=100; R=0.61) ...………..164

APPENDICE E: DATI MISURE IN FIAMMA OSSICOMBUSTIONE OSSIGENO-GAS NATURALE (SW2=0; SW3=100; R=0.69) ...………..………...……….166

APPENDICE F:DATI EMISSIONI NOx ...……….168

APPENDICE G: DATI HEAT FLUX ...……….………..170

APPENDICE H: DATI TECNICHE DI CONFRONTO PER LE MISURE DI CONCENTRAZIONE ...…...……….172

APPENDICE I: DATI TECNICHE DI CONFRONTO PER LE MISURE DI TEMPERATURA……….………..174

(4)

Indice

7 APPENDICE L: STIMA INTERVALLO DI CONFIDENZA …………...………...…176 APPENDICE M: CFD PER SISTEMI A FASE CONTINUA ...……….…..177 APPENDICE N: RISULTATI SIMULAZIONI CFD: CONFRONTO TEMPERATURE E FRAZIONI MASSIVE TRA PROFILO IN INGRESSO E PROFILO MISURATO DAL

SUCTION PYROMETER ...………...………186

APPENDICE O: STIMA DEL FLUSSO CONVETTIVO CON LA SONDA SUCTION