ETD

• bifase
• controllo termico
• microscambiatori di calore

Il presente lavoro è stato effettuato presso il Laboratorio Termofluidodinamica Applicata ai Sistemi Energetici, dell’Unità Tecnica Tecnologie Avanzate per l’Energia e l’Industria, nel Centro Ricerche Casaccia (RM) dell’Enea.
Lo scopo di questa tesi è la dimostrazione dell’efficacia di utilizzare microscambiatori di calore bifase per la gestione termica di componenti a potenze elevate.
I sistemi di gestione termica con architettura bifase si sono resi necessari a causa del continuo aumento dei carichi termici che hanno reso i sistemi basati su uno scambio termico monofase inefficaci ad alte potenze.
La prima parte dell’attività è volta a verificare che il modello, che è stato utilizzato nelle prove sperimentali effettuato su dei provini in diverse configurazioni, sia valido anche per il fluido di lavoro che è stato fatto circolare nel sistema sperimentale.
Il modello, basato su una correlazione per il calcolo dello scambio termico bifase di un fluido che attraversa dei microcanali, è stato implementato sul programma MatLab.
In seguito, dopo un approfondimento sui fenomeni che avvengono durante il flow boiling in microcanali orizzontali viene presentato il sistema sperimentale sul quale sono state effettuate le misurazioni. A completamento di questa parte viene anche mostrato in che modo è stata realizzata la raccolta dei dati sperimentali.
La seconda parte del lavoro ha riguardato lo studio del coefficiente di scambio termico bifase all’interno di microscambiatori di calore bifase sull’impianto sperimentale BOEMIA con l’utilizzo del fluido Novec 7100, un fluido le cui caratteristiche, tra cui il punto di ebollizione e la bassa tensione superficiale, sono ideali per le applicazioni nel campo della gestione termica bifase.
La tesi prosegue con il commento dei risultati ottenuti con il confronto tra i dati sperimentali e le correlazioni implementate con un focus sull’errore medio percentuale da cui sono affetti i vari modelli presentati.
L’attività si conclude con la discussione dei risultati ottenuti e le prospettive future di questa tecnologia sia in campo convenzionale che in campo nucleare.