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Archivio digitale delle tesi discusse presso l'Università di Pisa

Tesi etd-06222017-091414


Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
VARRIANO, MILENA PIA
URN
etd-06222017-091414
Titolo
Integrazione dei codici ASPEN HYSYS e AMESim per la simulazione stazionaria e dinamica di un ORC solare
Dipartimento
INGEGNERIA DELL'ENERGIA, DEI SISTEMI, DEL TERRITORIO E DELLE COSTRUZIONI
Corso di studi
INGEGNERIA ENERGETICA
Relatori
relatore Ing. Antonelli, Marco
relatore Ing. Baccioli, Andrea
Parole chiave
  • ORC solare
  • AMESim
  • Solare a concentrazione
  • ASPEN HYSYS
Data inizio appello
10/07/2017
Consultabilità
Completa
Riassunto
L’oggetto del presente lavoro è relativo allo studio delle prestazioni in off-design stazionarie e transitorie di un impianto solare ORC di piccola taglia che opera con un espansore volumetrico sperimentale Wankel, accoppiato a collettori parabolici composti. Il modello per la previsione del funzionamento in off-design della sezione di potenza è sviluppato in ambiente ASPEN HYSYS che risulta essere un valido strumento per la caratterizzazione delle prestazioni fuori progetto dei componenti del ciclo ORC. La prima fase del lavoro è stata la definizione della configurazione impiantistica oggetto di studio e la definizione su HYSYS degli stati termodinamici del ciclo ORC nel punto di progetto. Successivamente sono stati dimensionati i componenti del modulo di potenza ed è stata definita una configurazione per simulare il campo solare in condizioni stazionarie in ambiente HYSYS. Il modello che ne deriva è un modello zero-dimensionale stazionario, testato in condizioni di irraggiamento medie mensili con il metodo di Liu-Jordan, che consente una prima stima della produzione annuale dell’impianto.
Per quanto riguarda la simulazione delle prestazioni dell’impianto in condizioni dinamiche, il tentativo di definire un modello dinamico dell’impianto in ambiente HYSYS ha rivelato delle criticità intrinseche del software nel modellare un fenomeno ad elevata variabilità quale quello solare. La scelta di un software quale HYSYS privilegia infatti l’aspetto impiantistico che risulta fondamentale per gli scopi di questo lavoro. L’innovazione proposta in questo lavoro riguarda la possibilità di implementare il modello della sezione di potenza realizzato in HYSYS in un software più ampio in cui è stato realizzato il modello di un campo solare dinamico, nello specifico AMESim. Il presupposto per l’integrazione tra i due modelli riguarda la possibilità di trascurare l’inerzia del modulo ORC rispetto a quella del campo solare in quanto i tempi di risposta del power block sono notevolmente più rapidi. E’ stata quindi realizzata un’interfaccia in ambiente AMESim in grado di consentire il flusso di informazioni di input e output tra i due modelli. Il modello risultante è stato usato per simulare l’impianto in condizioni di irraggiamento reali, al fine di evidenziare i principali effetti transitori e inerziali, ed è stata stimata la producibilità energetica dell’impianto simulando un anno di funzionamento in condizioni di irraggiamento reali.
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