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Tesi etd-02202011-235438


Thesis type
Tesi di laurea vecchio ordinamento
Author
CARDELLI, MARCO
URN
etd-02202011-235438
Title
Studio dell'integrazione di vapore solare mediante generazione diretta con specchi parabolici in un impianto esistente a ciclo combinato
Struttura
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA MECCANICA
Commissione
relatore Ing. Gabbrielli, Roberto
Parole chiave
  • recirculation mode
  • modalità a ricircolazione
  • trasferimento termico in regime di ebollizione; di
  • parabolic troughs
  • boiling heat transfer
  • generazione diretta di vapore
  • concentratori parabolici lineari
Data inizio appello
09/03/2011;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
09/03/2051
Riassunto analitico
La generazione diretta di vapore (DSG) rappresenta un modo promettente per migliorare la tecnologia degli specchi parabolici a concentrazione per gli impianti termici. I progetti europei DISS e INDITEP hanno provato la fattibilità del processo DSG sotto reali condizioni solari ai test effettuati alla “Plataforma Solar de Almerìa” (PSA). Questi progetti hanno anche dimostrato che la modalità a ricircolazione è quella da preferire per i collettori che utilizzano il DSG. Questo lavoro ha lo scopo di applicare questa tecnologia ai collettori parabolici del progetto “Archimede” dell’ENEA, che è un impianto solare esistente utilizzante un fluido termovettore ed affiancato alla centrale a ciclo combinato di Priolo Gargallo (SR). Viene quindi descritto il funzionamento del ciclo combinato in esame e l’impianto solare Archimede. Sulla base dei progetti DISS ed INDITEP si discutono le modifiche costruttive da apportare all’impianto Archimede per l’applicazione del DSG e si fissano i dati di progetto. Sono poi stati analizzati i dati solari raccolti dall’ENEA ed è stato scelto come giorno significativo per l’analisi il 19 Giugno del 2004 a causa dell’elevato valore della radiazione solare massima e dell’assenza di nubi. E’ stato quindi implementato un modello matematico stazionario per l’analisi dei collettori in condizioni ambientali reali in modo da poterne valutare le perdite ottiche e termiche per calcolare la portata di vapore che può essere prodotta in funzione dei vari ingressi (radiazione normale (DNI), temperatura ambiente, giorno ed ora solare). E’ stata data particolare importanza alla valutazione degli scambi termici in regime di ebollizione analizzando i possibili regimi di moto (a bolle, stratificato, ad onde, intermittente ed anulare) che possono instaurarsi all’interno dei tubi orizzontali con l’utilizzo della mappa di ebollizione di Baker. Sono state valutate le cadute di pressione che si verificano all’interno dei singoli collettori con un modello di attrito. Infine sono state eseguite simulazioni con apposito software per analizzare il comportamento in off-design dell’impianto a ciclo combinato alimentando il campo solare con acqua prelevata dalla caldaia a recupero e immettendo nella turbina a vapore il vapore prodotto.<br><br>Direct Steam Generation (DSG) represents a promising option to improve parabolic trough technology for solar thermal power generation. The European DISS and INDITEP projects have proven the feasibility of the DSG process under real solar conditions at the DISS test facility at the Plataforma Solar de Almerìa (PSA). These projects have also shown that the recirculation mode is the preferred operation mode for DSG collector fields. The aim of the study is to apply this technology to parabolic troughs of the ENEA’s plant “Archimede”, utilizing an exist solar plant that uses an heat transfer fluid in order to integration the combined cycle plant of Priolo Gargallo (SR).<br>In the first part of this document are described these plants and their cycles and, starting from DISS and INDITEP projects, possibility structural modifications are afforded to Archimede Plant for the application of DSG. In this way, the design data are fixed.<br>ENEA’s data are analyzed and the 19th June 2004 is chosen as significant day because of high value of solar irradiation and the clear sky.<br>In order to evaluate the possibly steam flow produced according to Direct Normal Irradiation (DNI), room temperature and solar time, a mathematical stationary model is built for the collectors analysis in their real conditions in order to evaluate the optical and thermal losses. <br>Particular important are the heat exchanges in boiling heat transfer, which are calculated in several regimes of motion such as bubbly, stratified, wavy, intermittent, annular. These regimes can existing inside the horizontal pipes and they can evaluate by Baker’s boiling map.<br>Then, the pressure loss are assessed inside the single collector by a friction model.<br>In the last part of this document, the off-design behavior of the combined cycle plant is evaluated by a simulation software in the case of supply the solar plant with water taken by the heat recovery steam generator and injecting in to steam turbine, the steam product by the solar plant.<br>
File