Progettazione della struttura e dell'isolamento termico di un ricevitore volumetrico integrato in un impianto a torre solare

Alessandro Martinetti

Studente/i Relatore

Simone Zavattoni

Corso di laurea Modulo

2016 - 2017

Ingegneria meccanica

M00002.03

Progetto di diploma

8 settembre 2017

Progettazione della struttura e dell’isolamento termico

di un ricevitore volumetrico integrato in un impianto a

torre solare

Filippo Contestabile

Lo scopo del lavoro è la progettazione di un ricevitore volumetrico, con una superficie assorbente di 50 m , integrato in una torre solare.

Si richiede una struttura modulabile ed un circuito chiuso dell’aria (Air Return Ratio, ARR del 100%). La soluzione proposta prevede di integrare dei moduli di struttura porosa ceramica all’interno di macromoduli che comprendono un telaio di raffreddamento, sistemi attivi e passivi per il controllo della portata massica dell’aria e un carrello dotato di pattini di bronzo. I nove macromoduli che compongono il ricevitore sono alloggiati in una struttura a traliccio composta prevalentemente da travi di tipo IPE e l’ARR del 100% è garantito da una vetrata frontale progettata per resistere alle temperature di esercizio.

Trattandosi di una struttura a sé stante, ogni macromodulo può essere estratto dal ricevitore singolarmente per essere sottoposto a manutenzione o essere sostituito.

Il flusso d’aria in ingresso è opportunamente suddiviso tra i singoli macromoduli e tra i tre ingressi inferiori che consentono all’aria di diffondersi omogeneamente sulla parte frontale della struttura porosa.

Obbiettivi

• Progettare la struttura di un ricevitore volumetrico • Progettare il sistema di isolamento termico • Documentare il lavoro svolto

Conclusioni

La soluzione proposta risponde alle specifiche di progetto e rappresenta una solida base per sviluppi futuri.

Al termine della progettazione sono state eseguite diverse simulazioni CFD, volte alla verifica della soluzione proposta. Sono stati identificati diversi problemi, causati dall’alta velocità e dalla forte direzionalità dell’aria di raffreddamento attraverso la struttura a traliccio.

Come conclusione, sono state proposte diverse migliorie che modificano la soluzione sviluppata in modo semplice e poco invasivo al fine di risolvere o alleviare in modo veloce ed economico i problemi riscontrati.

Sviluppi futuri

• Progettazione di un sistema di estrazione dei macromoduli

• Progettazione dei tracciati delle condotte e posizionamento dei componenti funzionali dell’impianto

• Progettazione della piattaforma di carico

Figura 1: Schema di una torre solare con campo di

eliostati

Figura 2: Ricevitore volumetrico; vista isometrica

anteriore

Freccia gialla: radiazione solare concentrata 1

Freccia blu: ingressi dell’aria di raffreddamento attraverso la struttura a traliccio

Figura 3: Macromodulo; vista isometrica anteriore

(alto) e posteriore (basso)

Frecce blu: ingressi dell’aria di raffreddamento attraverso il macromodulo

Freccia rossa: sezione d’uscita dell’aria calda

Figura 2 Figura 3 Figura 1