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Per lo sviluppo di tecnologie che consentano un migliore impatto ambientale nell'utilizzo di carbone per l'approvvigionamento energetico, occorre studiare nuovi approcci per la progettazione dei sistemi di combustione.
L'obiettivo di questa tesi consiste nello studio delle cinetiche chimiche di devolatilizzazione del carbone in condizioni di ossicombustione. A questo scopo si utilizzano dati sperimentali sulla conversione e sul tempo di residenza, estratti da un impianto pilota di tipo Entrained flow reactor (EFR). Per l'ottimizzazione delle cinetiche chimiche sono necessari dettagli delle storie termiche e delle traiettorie delle particelle, difficilmente estraibili tramite sperimentazione. Per questo è necessario un approccio integrato con la fluidodinamica computazionale (CFD) per completare i dati a disposizione e sviluppare una metodologia di calcolo iterativa, che combini dati da EFR e da CFD. Tramite questo approccio, si confrontano modelli di devolatilizzazione di tipo SFOR, meno onerosi dal punto di vista computazionale, proponendone alcune versioni modificate.
I modelli studiati con tale metodo hanno buoni valori predittivi, soprattutto per quelli che considerano il campo di volatili finale funzione della temperatura. L'accoppiamento tra dati sperimentali e CFD risulta quindi efficace per la predizione della devolatilizzazione, rendendo possibile applicare l'approccio metodologico utilizzato per tutti i combustibili solidi, quali carboni e biomasse. Questo può essere di supporto per la progettazione e l'ottimizzazione di sistemi di combustione quali fornaci industriali o sistemi di gassificazione.