Conclusioni
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Conclusioni
La presente Tesi di Laurea Specialistica ha riguardato la modellazione assistita da CFD di un gasificatore a letto fluido per biomasse.
In primo luogo è stata effettuata una ricerca bibliografica sugli apparati sperimentali su scala di laboratorio per la gasificazione e pirolisi di biomasse.
La nostra attenzione si è incentrata sullo studio di letti fluidi bollenti e circolanti in quanto più adatti a queste operazioni.
Si è preso in esame le caratteristiche di queste apparecchiature cercando di mettere in evidenza i principali parametri di funzionamento e le metodologie diagnostiche per la loro valutazione.
Alla luce di questi studi è stato eseguito un dimensionamento di massima su un gasificatore, seguendo il modello proposto da Kunii e Levenspiel, che si basa sull’individuazione della transizione da regime di letto fisso a letto fluidizzato attraverso l’equazione di Ergun, cioè mediante un bilancio delle forze esercitate dal peso del letto diminuito della spinta di Archimede e la forza esercitata dall’insuflaggio del gas sul solido.
Successivamente è stata effettuata un’analisi della letteratura disponibile sulla modellazione CFD di gasificatori a letto fluido, al fine di valutare quale fosse l’approccio migliore per la simulazione di questi sistemi multifase complessi.
Da questo studio è emerso che, per motivi legati ai costi computazionali risulta consigliabile l’utilizzo di un approccio di tipo Euleriano-Euleriano, dove le fasi sono considerate continue, e, in ogni istante, si descrive la distribuzione spaziale della velocità e altre quantità di interesse (distribuzione di concentrazione del solido, pressione locale, temperatura).
La modellazione CFD è stata effettuata mediante il codice di calcolo CFX-5.7 di recente acquisizione presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienze dei Materiali dell’Università di Pisa.
La CFD è servita come verifica delle condizioni di funzionamento del gasificatore, per valutarne la versatilità, e per individuare potenzialità e limiti dei modelli implementati nei codici commerciali.
Dalle simulazioni iniziali, effettuate con il modello multifase del codice applicato tal
quale, confrontando anche i risultati ottenuti con quelli disponibili in letteratura, è
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133 emerso che il modello multifase di CFX-5.7, risulta insufficiente e inadeguato, soprattutto nella trattazione delle interazioni tra le particelle.
Di conseguenza si è ritenuto opportuno procedere all’implementazione di un modello più attuale che tenesse conto degli sforzi viscosi del solido (Gidaspow, 1990), finalizzato al superamento dei limiti di un approccio Euleriano-Euleriano senza il termine di interazione.
L’implementazione del modello è stata effettuata mediante una subroutine Fortran.
I risultati hanno evidenziato notevoli differenze tra il modello base e quello implementato, confermando la necessità di una migliore trattazione delle interazioni tra le particelle.
Le differenze più importanti sono risultate:
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rallentamento dei tempi di stabilizzazione del letto;
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maggiore addensamento di solido alle pareti;
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