• adsorbimento diretto
• Comsol Multiphysics
• direct adsorption
• heat pump
• modello numerico
• numerical model
• pompa di calore
• zeolite

Il lavoro di tesi tratta la simulazione numerica di una pompa di calore ad adsorbimento diretto basata su zeolite per la produzione di vapore ad uso industriale. L'obiettivo finale consiste nella realizzazione di un modello numerico agli elementi finiti (FEM), implementato tramite il software Comsol Multiphysics™, che permetta di simulare le fasi di generazione e rigenerazione del letto adsorbente. Nei capitoli iniziali, dopo una panoramica sulle attuali pompe di calore utilizzate per il recupero del calore di scarto industriale, è introdotto il funzionamento delle pompe di calore ad adsorbimento diretto che utilizzano la zeolite come mezzo attivo. Nei capitoli successivi è presentato un modello analitico per la caratterizzazione del fenomeno di adsorbimento ed è eseguita una descrizione dettagliata dei modelli Comsol che sono stati implementati. Nella parte finale sono riportati e discussi i risultati delle simulazioni e delle analisi di sensitività per comprendere come si modifica il processo al variare delle condizioni operative; oltre a suggerimenti pratici riguardanti l'utilizzo e la geometria del reattore, è stato proposto un modello analitico semplificato che tenga di conto dell'adsorbimento in fase liquida.

The thesis project concerns the numerical simulation of a zeolite-based direct adsorption heat pump for steam generation process in industrial applications. The final purpose is to create a FEM numerical model through Comsol Multiphysics™ to simulate the generation and regeneration process of the adsorbent bed. In the first part of the paper, an overview of heat pumps for waste heat recovery is carried out, then the function of the zeolite-based direct adsorption heat pump is introduced. In the following chapters, an analytic model is presented to characterize the adsorption phenomenon, then a detailed description of the related Comsol models is carried out. In the final section, significant results of simulations and sensitivity analysis are presented and discussed in order to understand how the process changes by varying some operating conditions; apart from practical suggestions regarding usage and geometry of the reactor, an analytical simplified model that takes account of liquid adsorption has been proposed.