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Tesi etd-04102015-160413


Thesis type
Tesi di dottorato di ricerca
Author
BRIOLA, STEFANO
URN
etd-04102015-160413
Title
Analisi delle prestazioni di cicli termodinamici di co-trigenerazione operanti con espansori e compressori a fluido bifase
Settore scientifico disciplinare
ING-IND/10
Corso di studi
INGEGNERIA
Commissione
tutor Prof. Di Marco, Paolo
correlatore Ing. Gabbrielli, Roberto
Parole chiave
  • sistemi di co-trigenerazione
  • combined heating cooling power systems
  • espansori bifase
  • two-phase expanders
  • compressori bifase
  • two-phase compressors
Data inizio appello
14/04/2015;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
Il presente studio concerne l’analisi delle prestazioni di cicli termodinamici di co-trigenerazione operanti con espansori e compressori a fluido bifase. In particolare le configurazioni dei suddetti cicli sono state concepite apportando modifiche a due cicli termodinamici di riferimento “Mokadam” e “Fabris” presenti nella letteratura brevettuale al fine di consentire con elevata flessibilità la fornitura all’utenza simultaneamente di potenza elettrica e/o potenza termica e/o potenza frigorifera tramite impiego della potenza termica ceduta da una medesima fonte energetica. Le modifiche suddette riguardano la sequenza delle trasformazioni in funzione sia della tipologia del fluido di lavoro sia dei valori dei parametri di processo e l’impiego del compressore bifase in luogo dei dispositivi di compressione adoperati nei cicli di riferimento in esame, in particolare il diffusore bifase adiabatico nel ciclo Mokadam ed il compressore monofase nel ciclo Fabris. La ricerca nella letteratura bibliografica ha evidenziato che gli espansori bifase ed i compressori bifase sono tecnologie certamente emergenti e poco convenzionali, in particolare gli espansori bifase sono ad oggi disponibili commercialmente ed invece i compressori bifase necessitano di ulteriori sviluppi al fine di consentire il loro impiego in applicazioni industriali.<br>Di seguito si descrivono le conclusioni derivanti dal presente studio, in particolare:<br>1) A seguito dell’analisi di sensitività sui parametri di processo sono state concepite molteplici configurazioni di cicli termodinamici di co-trigenerazione operanti con fluidi di lavoro di tipologia “wet” oppure “dry” in presenza di espansori a fluido bifase e compressori a fluido monofase oppure bifase. <br>Tali configurazioni dei cicli termodinamici sono differenti in relazione sia alla tipologia del fluido di lavoro sia ai valori dei parametri di processo. <br>In generale sia per fluidi “wet” sia per fluidi “dry” accade che gli indicatori delle prestazioni energetiche EUF, TPES assumono valori maggiori per i cicli termodinamici in presenza di compressione monofase piuttosto che bifase, invece in generale l’indicatore EE assume valori maggiori per i cicli termodinamici in presenza di compressione bifase piuttosto che monofase; <br>2) A seguito dell’analisi di sensitività sul rendimento isoentropico dei dispositivi (espansore, compressore) bifase, impiegati nelle configurazioni dei cicli termodinamici motori associate ai valori massimi degli indicatori delle prestazioni energetiche determinate nell’ambito dell’analisi di sensitività sui parametri di processo, si conclude che il rendimento isoentropico dell’espansore bifase ha maggiore influenza per i fluidi “wet” piuttosto che per i fluidi “dry” nei riguardi dei suddetti indicatori delle prestazioni;<br>3) A seguito dell’analisi dei casi studio associati alle configurazioni maggiormente significative dei cicli termodinamici (concepite nell’ambito dell’analisi di sensitività sui parametri di processo) si può concludere che nei riguardi del servizio alle utenze i cicli termodinamici in presenza di compressione bifase presentano maggiore flessibilità rispetto ai cicli in presenza di compressione monofase. Tale maggiore flessibilità si ottiene a seguito della regolazione di un maggiore numero di parametri di processo al fine di consentire la fornitura all’utenza dei valori richiesti delle potenze termica, elettrica e frigorifera. D’altra parte in corrispondenza di opportune condizioni di esercizio, i cicli termodinamici in presenza di compressione bifase hanno valori di EUF, TPES maggiori rispetto a quelli dei sistemi CCHP tradizionali.<br>
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