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Tesi etd-05062014-113958


Thesis type
Tesi di laurea specialistica
Author
FATTORINI, FABIO
URN
etd-05062014-113958
Title
Studio e progettazione di recuperatori di calore di tipo Scrubber
Struttura
INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE
Corso di studi
INGEGNERIA MECCANICA
Commissione
relatore Ing. Gabbrielli, Roberto
relatore Prof. Di Marco, Paolo
relatore Ing. Frigo, Stefano
Parole chiave
  • scrubber
Data inizio appello
04/06/2014;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
Sommario

Questo lavoro ha come oggetto lo studio di recuperatori di calore per contatto diretto di tipo scrubber. In particolare sono stati studiati gli scrubber spray, gli scrubber con packing e una soluzione mista con una zona di scambio mediante spray posta sopra ad un letto di packing.
Lo scopo principale di questo studio è formulare un modello per il dimensionamento di scambiatori a contatto diretto che permettano il raffreddamento di una corrente di aria umida calda che fluisce dal basso verso l’alto mediante un getto di acqua più fredda in controcorrente. Questo si è reso necessario perché, attualmente, il dimensionamento di tali apparecchiature è basato soprattutto sull’esperienza e su modelli di calcolo semplificati.
Obiettivo principale è dunque realizzare un programma in ambiente MATLAB mediante il quale si possano predire le dimensioni, sezione trasversale e altezza, delle zone di scambio termico necessarie per asportare una determinata potenza termica dal flusso di aria umida calda.
In questo lavoro si sono in primo luogo presentate le teorie che stanno alla base della psicrometria e dei bilanci di massa e di energia che hanno permesso di calcolare le condizioni dei due fluidi in ingresso e in uscita dallo scrubber.
Dopodiché si sono esposte le teorie che permettono la determinazione della sezione dello scrubber da adottare (flooding) e si sono proposti due metodi diversi per determinare l’altezza della zona di scambio termico mediante spray o packing.
Il programma elaborato è stato testato mediante una serie di simulazioni, nei casi di scrubber con packing e di scrubber spray, allo scopo di: validare il modello, andando a simulare dei casi presenti in letteratura, e condurre un’analisi di sensibilità alle variazioni di alcuni dati in ingresso.
L’analisi di sensibilità ha permesso di osservare come e in che entità le grandezze in ingresso influenzano le dimensioni dello scrubber e, in particolare, la forte dipendenza del modello di scambio termico mediante spray dalle dimensioni della goccia di acqua. Per il packing si sono osservati gli stessi andamenti qualitativi ottenuti per il caso spray.
La mancanza di dati sperimentali ha tuttavia impedito la taratura del modello. Lavori futuri dovranno perciò supportare il presente lavoro mediante un’attività di sperimentazione.


Abstract

The aim of this work is the study of direct contact heat recovery devices type of scrubber. In particular, we were studied the spray scrubbers, the packed scrubbers and a mixed solution with an exchanging zone with spray above a packed bed. The study was conducted to realize a model for the design of direct contact heat exchangers able to cool an hot humid air flow falling down with a colder water flow countercurrent.
That job is made because, actually, the designing method for these devices are based on experience and simplified models.
Main objective of this job is to realize a MATLAB program for prediction of dimensions, cross sectional area and height, of the heat exchanging zone necessary for recovering a certain heat flow from the hot humid air.
At first, we had exposed general theories of psychrometry and mass and energy balances for the calculation of inlet and outlet conditions of both fluids.
Afterwards we had explained theories that allow to define the cross sectional area of the scrubber (flooding) and we had proposed two different methods to calculate the height of the heat exchanging zone with spray or packing.
Developed program was tested with a certain number of simulations, in the cases of the spray scrubber or packed scrubber, in order to validate the model simulating cases found in literature, and lead a sensitivity analysis changing input data of the program. Sensitivity analysis allowed to observe how and how much the input data affect scrubber dimensions and, in particular, the strong influence of the droplet diameter on the spray scrubber model.
For the packed tower model we had observed the same trends of the spray scrubber model.
Experimental data lack not allowed the model calibration.
Further studies must support these job with an experimental activity.
File