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Nomenclatura 4 Sommario 8 Introduzione 10 1. La biomassa 12 1.1 Classificazione 12 1.2 Composizione 14 1.3 Contenuto energetico 161.4 Processi di conversione della biomassa 17
1.4.1 Digestione anaerobica 17 1.4.2 Fermentazione alcolica 18 1.4.3 Pirolisi 18 1.4.4 Gasificazione 18 1.4.5 Estrazione meccanica 19 1.4.6 Combustione 19
1.5 Tipologie di biomassa per la combustione diretta 21
1.5.1 Bricchette 22
1.5.2 Pellet 22
1.5.3 Cippato 23
1.6 Essiccazione della biomassa 24
2. Descrizione generale dell’impianto 26
2.1 Componenti dell’impianto 26
3. Sistema di combustione 29
3.1 Caratteristiche 29
3.2 Vantaggi di una caldaia a fluido diatermico 31
3.3 Fluidi diatermici 32
3.3.1 Proprietà fisiche 33
3.3.2 Limiti di funzionamento 34
3.4 Dimensionamento della caldaia 35
3.4.1 Dati di progetto 35
3.4.2 Rendimento della caldaia 35
3.4.3 Stoccaggio e alimentazione della biomassa 38
3.4.4 Superfici di scambio 39
3.4.5 Risultati 46
4. Generatore di vapore 48
4.1 Scambiatori di calore con generazione di vapore 48
4.2 Scelta dello scambiatore 49
4.3 Dimensionamento dello scambiatore 51
4.3.1 Dati di progetto 51
4.3.2 Caratteristiche geometriche del fascio tubiero 52
4.3.3 Superfici di scambio 53
4.3.4 Risultati 58
4.4 Scambiatore ausiliario 59
5. Sistema di espansione del vapore 61
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5.2 Espansori volumetrici alternativi 62
5.3 Espansori volumetrici rotativi 62
6. Il motore Wankel 64
6.1 Principi costruttivi 64
6.2 Funzionamento a benzina 65
6.3 Descrizione del prototipo a vapore 67
6.3.1 Valvole 73
6.3.2 Tenute 76
6.3.3 Lubrificazione 77
6.3.4 Isolamento termico 78
7. Banco prova 79
7.1 Raffreddamento freno con acqua 79
7.2 Raffreddamento freno con aria 82
7.2.1 Scambiatore a tubi alettati 82
7.2.2 Scambiatore a piastre alettate 88
7.3 Raffreddamento motore a combustione interna 94
7.3.1 Raffreddamento con acqua 94
7.3.2 Raffreddamento con aria 95
8. Condensatore 98
8.1 Condensatore a superficie 98
8.2 Condensatore a miscela 101
9. Analisi del ciclo a vapore 107
9.1 Il ciclo limite 107
9.2 Il ciclo reale 113
9.3 Calcolo delle prestazioni 115
9.3.1 Primo stadio a completa espansione, secondo stadio a espansione
troncata 115
9.3.2 Primo stadio a espansione troncata, secondo stadio a espansione
troncata 119
10. Simulazione numerica del motore Wankel alimentato ad aria 122
10.1 Il codice AMESim 122
10.2 Struttura del modello 123
10.2.1 Il modello del motore Wankel 124
10.2.2 Il coefficiente di efflusso 128
10.2.3 I coefficienti di efflusso del motore Wankel 129
10.3 Calibrazione del modello 132
10.4 Risultati 133
10.5 Possibili interventi 143
10.5.1 Aumento della sezione di passaggio 143
10.5.2 Sostituzione delle valvole 143
11. Simulazione numerica del motore Wankel alimentato a vapore 149
11.1 Caratteristiche del modello 149
11.1.1 Leggi di apertura e chiusura delle valvole 149
11.2 Prima configurazione di espansione 151
11.2.1 Primo stadio a espansione completa 152
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11.2.3 Secondo stadio a espansione troncata 156
11.3 Seconda configurazione di espansione 157
11.3.1 Primo stadio a espansione troncata 158
11.3.2 Secondo stadio a espansione troncata 159
11.3.3 Soluzione alternativa per il secondo stadio 160
11.4 Risultati 161 12. Conclusioni 163 Bibliografia 166 Appendice A 168 Appendice B 170 Appendice C 175 Appendice D 177 Ringraziamenti 178
