L’aumento della capacità computazionale ha permesso di migliorare le capacità di modellazione e simulazione dei processi chimici. La fluidodinamica computazionale (CFD) è uno strumento utile per studiare le prestazioni di un processo in seguito a modifiche geometriche e operative. La CFD è adatta per identificare l’idrodinamica all’interno di processi con geometrie complesse in cui si verificano reazioni chimiche e trasferimenti di calore e massa. La CFD ha ricevuto molta attenzione da parte dei ricercatori negli ultimi anni. Questo libro comprende 11 manoscritti pubblicati in varie riviste MDPI.
Abstract Capitolo 1: L’idrogeno potrebbe essere una fonte di carburante promettente ed è spesso considerato come un vettore di energia pulita, in quanto può essere prodotto dall’etanolo. L’uso dell’etanolo presenta diversi vantaggi, perché è una materia prima rinnovabile, facile da trasportare, biodegradabile, ha una bassa tossicità, contiene un elevato contenuto di idrogeno ed è facile da immagazzinare e maneggiare. La riformazione del vapore dell’etanolo avviene a temperature relativamente più basse, rispetto ad altri combustibili idrocarburici, ed è stata ampiamente studiata grazie all’alto rendimento fornito per la formazione di idrogeno. In questo lavoro è stato sviluppato un nuovo modello di simulazione di fluidodinamica computazionale (CFD) del reforming del vapore di etanolo (ESR). Il modello del sistema di reforming è composto da un bruciatore di etanolo e da un reattore a letto catalitico. L’etanolo liquido viene bruciato all’interno del focolare, quindi il flusso di calore radiativo dal bruciatore viene trasferito al reattore a letto catalitico per trasformare la miscela di vapore di etanolo in idrogeno e anidride carbonica. Il modello computazionale proposto è composto da due fasi: la simulazione del bruciatore di etanolo utilizzando il software Fire Dynamics Simulator (FDS) (versione 5.0) e la simulazione multifisica del processo di reforming del vapore che avviene all’interno del reformer. In questo lavoro è stato applicato il software multifisico COMSOL (versione 4.3b). Risolve simultaneamente il flusso del fluido, il trasferimento di calore, la diffusione con le equazioni cinetiche delle reazioni chimiche e l’analisi strutturale. È stato dimostrato che il tasso di rilascio di calore prodotto dal bruciatore di etanolo può fornire il flusso di calore necessario per mantenere il processo di reforming. Si è scoperto che le frazioni di massa dell’idrogeno e dell’anidride carbonica aumentano lungo l’asse del reformer. La frazione di massa di idrogeno aumenta con l’aumento del flusso di calore di radiazione. È stato dimostrato che le sollecitazioni Von Mises aumentano con i flussi di calore. Vengono anche affrontate le questioni di sicurezza relative all’integrità strutturale della camicia d’acciaio. Questo lavoro mostra chiaramente che utilizzando l’etanolo, che ha una conversione a bassa temperatura, la diminuzione della resistenza strutturale del tubo d’acciaio è bassa. I risultati numerici indicano chiaramente che in condizioni normali di reforming dell’etanolo (la temperatura dell’acciaio è di circa 600 °C o 1112 °F), il tempo di rottura della lega di acciaio HK-40 aumenta notevolmente. In questo caso, il tempo di rottura è superiore a 100.000 h (più di 11,4 anni).
[1] Simulazione CFD del sistema di reforming a vapore dell’etanolo per la produzione di idrogeno. ChemEngineering 2018, 2, 34. https://lnkd.in/dffFk4fs
Abstract Capitolo 2: Diversi tipi di esplosioni sono provocate dall’energia interna accumulata nel gas compresso o nel liquido surriscaldato. Un esempio ben noto di questo tipo di esplosione è lo scoppio di un recipiente con una sostanza liquefatta a pressione, noto come Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion (BLEVE). L’incidente BLEVE a caldo è causato principalmente dal riscaldamento diretto (incendio in piscina o a getto) dell’involucro d’acciaio sul lato del vapore del serbatoio, che raggiunge temperature superiori a 400 °C. L’isolamento termico intorno al serbatoio può ridurre e ritardare in modo significativo il riscaldamento eccessivo dell’involucro del serbatoio in caso di incendio. Ciò consentirà ai vigili del fuoco di avere il tempo sufficiente per raggiungere il luogo dell’incidente e raffreddare il serbatoio di GPL (Gas di Petrolio Liquido) per evitare il BLEVE, spegnere l’incendio o evacuare le persone in prossimità dell’incidente. L’algoritmo proposto affronta diversi aspetti dell’incidente BLEVE e della sua mitigazione: Simulazione fluidodinamica computazionale (CFD) dell’incendio a getto mediante il software Fire Dynamics Simulator (FDS), utilizzando la simulazione large eddy (LES); calcolo dei flussi di calore convettivi e radiativi mediante la teoria dell’incendio a getto impattante; esecuzione dell’analisi termochimica e del trasferimento di calore sul rivestimento in tessuto di vetro vinil estere del recipiente mediante il software FDS (versione 5) e COMSOL Multiphysics (versione 4).3b) durante la fase di riscaldamento del composito e il calcolo del periodo di tempo necessario per far evaporare il propano liquefatto, utilizzando la prima e la seconda legge della termodinamica.
[2] Simulazione CFD e mitigazione dell’esplosione di vapori in espansione liquidi bollenti (BLEVE) causata da un incendio a getto. ChemEngineering 2019, 3, 1. https://www.mdpi.com/2305-7084/3/1/1
Abstract Capitolo 3: L’acido levulinico (LA) è stato classificato come uno dei “10 migliori” blocchi di costruzione per le future bio-raffinerie, come proposto dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. È considerato una delle molecole piattaforma più importanti per la produzione di chimica fine e carburanti, grazie alla sua compatibilità con i processi esistenti, all’economia di mercato e alla capacità industriale di fungere da piattaforma per la sintesi di importanti derivati. L’idrogenazione del LA per produrre il γ-valerolattone (GVL) è un’area di ricerca attiva a causa del potenziale del GVL di essere utilizzato come biocarburante in sé e per la sua successiva trasformazione in carburanti idrocarburici. Questo articolo contiene un nuovo progetto per un reattore di idrogenazione semplice, economico e sicuro per la trasformazione dell’acido levulinico in γ-valerolattone (GVL), utilizzando un fluido organico ad alto punto di ebollizione. Il reattore di idrogenazione è composto da una fonte di riscaldamento – fluido organico (chiamato “DOWTHERM A” o “thermex”) e dal reattore catalitico. I vantaggi dei fluidi ad alta temperatura di ebollizione, insieme ai progressi nelle tecnologie di idrocracking e reforming guidati dalle industrie del petrolio e del gas, rendono il concetto organico più adatto e più sicuro (l’acqua che entra in contatto con il metallo liquido è ben nota nell’industria metallurgica per essere un rischio di esplosione di vapore) per il riscaldamento del reattore di idrogenazione. In questo lavoro è stato applicato il software multifisico COMSOL versione 4.3b, che risolve simultaneamente le equazioni di continuità, Navier-Stokes (flusso del fluido), energia (trasferimento di calore) e diffusione con la cinetica della reazione chimica. È stato dimostrato che il flusso di calore fornito dal fluido organico DOWTHERM A può fornire il flusso di calore necessario per mantenere il processo di idrogenazione. È stato rilevato che le frazioni di massa dell’idrogeno e dell’acido levulinico sono diminuite lungo l’asse del reattore. La frazione di massa di GVL è aumentata lungo l’asse del reattore.
[3] Progettazione CFD del reattore di idrogenazione per la trasformazione dell’acido levulinico in γ-valerolattone (GVL) utilizzando fluidi organici ad alto punto di ebollizione. ChemEngineering 2019, 3, 32. https://lnkd.in/daHnvenT
Abstract Capitolo 4: È stato sviluppato un algoritmo avanzato per analizzare le prestazioni del processo di ribollitura del petrolio greggio che scorre all’interno dei tubi dei ribollitori. Il modello proposto è composto da un riscaldatore a fuoco di eptano e da un array di tubi. Il flusso di calore prodotto dal bruciatore viene trasferito al petrolio greggio che scorre all’interno del tubo. Il modello computazionale è composto da due fasi: la simulazione dell’incendio con il software Fire Dynamics Simulator (FDS) versione 5.0 e il calcolo dell’ebollizione nucleata del petrolio greggio. Il codice FDS è formulato sulla base della CFD (Computational Fluid Dynamics) del riscaldatore dell’incendio. Le proprietà termofisiche (come: conduttività termica, capacità termica, tensione superficiale, viscosità) del petrolio greggio sono state stimate utilizzando correlazioni empiriche. Il trasferimento di calore termico alla miscela di greggio bifase in evaporazione, che si verifica attraverso la generazione di bolle sulla parete (ebollizione nucleata), è stato calcolato utilizzando la correlazione di Chen. Si è ipotizzato che il coefficiente di trasferimento di calore convettivo complessivo sia composto dal coefficiente convettivo di ebollizione nucleata e dal coefficiente convettivo turbolento forzato. Il primo è calcolato dall’equazione empirica di Forster Zuber. Il secondo è calcolato dalla relazione Dittus-Boelter. Per convalidare il coefficiente di trasferimento di calore di ebollizione nucleata, è stato eseguito un confronto con il coefficiente convettivo di ebollizione nucleata ottenuto dall’equazione di Mostinski. L’errore relativo tra i coefficienti di trasferimento di calore convettivo di ebollizione nucleata è del 10,5%. La soluzione numerica dell’FDS è stata realizzata con il metodo Large Eddy Simulation (LES). Questo lavoro è stato ulteriormente esteso per includere anche gli aspetti di integrità strutturale del tubo metallico del ribollitore, utilizzando il software COMSOL Multiphysics. Si è scoperto che la sollecitazione calcolata è inferiore alla resistenza alla trazione ultima della lega di acciaio AISI 310.
[4] Simulazione CFD di ribollitori riscaldati a ricircolo forzato. Processi 2020, 8, 145. https://lnkd.in/de3CuY_J
Abstract Capitolo 5: Il pet-coke (coke di petrolio) è identificato come un solido ricco di carbonio e di colore nero. Nonostante i rischi ambientali posti dallo sfruttamento del pet-coke, viene applicato principalmente come combustibile per l’ebollizione e la combustione nella generazione di energia e negli impianti di produzione di cemento. È considerato un promettente sostituto delle centrali elettriche a carbone, grazie al suo maggiore potere calorifico, al contenuto di carbonio e alle basse ceneri. In questa ricerca è stato sviluppato un modello computazionale di fluidodinamica computazionale (CFD) del reforming a vapore del metano. Il sistema di produzione di idrogeno è composto da un bruciatore di pet-coke e da un reattore a letto catalitico. Il calore rilasciato, prodotto dalla combustione del pet-coke, è stato utilizzato per il riscaldamento convettivo e radiativo del letto catalitico per mantenere la reazione di steam reforming del metano in idrogeno e monossido di carbonio. Questo algoritmo computazionale è composto da tre fasi: la simulazione della combustione del pet-coke utilizzando il software Fire Dynamics Simulator (FDS), abbinato all’analisi termica strutturale del rivestimento del bruciatore e al calcolo multifisico del processo di reforming a vapore del metano (MSR) che avviene all’interno del letto catalitico. L’analisi strutturale del rivestimento del bruciatore è stata effettuata accoppiando le soluzioni dell’equazione di conduzione del calore, dell’equazione di Darcy del flusso di vapore nei mezzi porosi e dell’equazione di meccanica strutturale. Per convalidare la temperatura gassosa e la frazione di mole di monossido di carbonio ottenute dal calcolo FDS, è stato effettuato un confronto con i risultati della letteratura. La temperatura massima ottenuta dalla simulazione di combustione è stata di circa 1440°C. La temperatura calcolata è simile a quella riportata, che è anche vicina a 1400 °C. La lettura della frazione molare massima di anidride carbonica è stata del 15,0%. Il software multifisico COMSOL risolve simultaneamente il flusso del fluido del mezzo catalizzatore, il calore e la massa con le equazioni di trasporto della cinetica della reazione chimica del reattore a letto catalitico di reforming del vapore del metano. La conversione del metano è di circa il 27%. Il vapore e il metano decadono lungo il reattore a letto catalitico con la stessa pendenza. Valori simili sono stati riportati in letteratura per la temperatura MSR di 510 °C. La frazione di massa di idrogeno è aumentata del 98,4%.
[5] Progettazione multifisica del bruciatore di Pet-Coke e produzione di idrogeno applicando il sistema di reforming a vapore del metano. Clean Technol. 2021, 3, 260-287. https://lnkd.in/dZKBgmcC
Abstract Capitolo 6: In questo lavoro è stata eseguita l’analisi termodinamica del Ciclo Rankine Organico (ORC). Il bruciatore di coke di petrolio ha fornito il flusso di calore necessario per la caldaia a butano. La simulazione della combustione del coke di petrolio è stata effettuata utilizzando il software Fire Dynamics Simulator (FDS) versione 5.0. La convalida dei risultati del calcolo FDS è stata effettuata confrontando la temperatura della miscela gassosa e della CO2 frazioni molari con la letteratura. Si è scoperto che sono simili a quelle riportate in letteratura. Su questo lavoro è stata eseguita un’analisi di previsione temporale con intelligenza artificiale (AI). L’algoritmo AI è stato applicato alle letture dei sensori di temperatura e di fuliggine. Sono state applicate due librerie Python per prevedere il comportamento temporale delle letture delle termocoppie: Modello statistico-ARIMA (Auto-Regressive Integrated Moving Average) e libreria di apprendimento approfondito KERAS. ARIMA è una classe di modelli che cattura una serie di diverse strutture temporali standard nei dati delle serie temporali. Keras è una libreria python applicata all’apprendimento profondo e funziona in cima a Tensor-Flow. È stata sviluppata per eseguire modelli di apprendimento profondo il più velocemente e facilmente possibile per la ricerca e lo sviluppo. L’accuratezza del modello e il grafico della perdita del modello mostrano prestazioni comparabili (treno e test). Il butano è stato impiegato come fluido di lavoro nell’ORC. Il butano è considerato uno dei migliori fluidi puri in termini di efficienza energetica. Ha una bassa forzatura radiativa specifica (RF) rispetto all’etano e al propano. Inoltre, ha un potenziale di riduzione dell’ozono pari a zero e un basso potenziale di riscaldamento globale. È considerato infiammabile, altamente stabile e non corrosivo. Le proprietà termodinamiche del butano necessarie per valutare il tasso di calore e la potenza sono state calcolate applicando il calcolatore termodinamico online ASIMPTOTE. È stato dimostrato che la potenza netta calcolata del ciclo ORC è simile alla potenza netta riportata in letteratura (errore relativo del 4,8%). Il sistema energetico ORC proposto obbedisce alla prima e alla seconda legge della termodinamica. L’efficienza termica del ciclo è del 20,4%.
[6] Progettazione termodinamica del Ciclo Rankine Organico (ORC) basato sulla combustione del coke di petrolio. ChemEngineering 2021, 5, 37. https://lnkd.in/dX7czfm7
Abstract Capitolo 7: Il FAME (biodiesel) è un carburante alternativo che può essere prodotto da oli vegetali. C’è un interesse crescente nella ricerca e nello sviluppo di fonti di energia rinnovabili. Una possibile soluzione è un biocarburante utilizzabile nei motori ad accensione spontanea (motori diesel) prodotto da biomasse ricche di grassi e oli. Questo articolo contiene un progetto nuovo e più sicuro di un reattore di esterificazione per la produzione di FAME (biodiesel), utilizzando un fluido ad alto punto di ebollizione (chiamato fenilnaftalene). È stata effettuata una simulazione CFD della produzione di biodiesel utilizzando un liquido ionico di metil imidazolio idrogeno solfato. I liquidi ionici (IL) sono composti da anioni e cationi che esistono come liquidi a temperature relativamente basse. Hanno molti vantaggi, come la stabilità chimica e termica, la bassa infiammabilità e le basse pressioni di vapore. In questo lavoro, i liquidi ionici sono stati applicati nelle reazioni organiche come solventi e catalizzatori della reazione di esterificazione. Le grandi qualità dei fluidi ad alta temperatura di ebollizione, insieme ai progressi nell’industria petrolifera e del gas, rendono il concetto organico più adatto e più sicuro (l’acqua che entra in contatto con il metallo liquido può causare un rischio di esplosione di vapore) per il riscaldamento del reattore di esterificazione. È stato utilizzato il codice COMSOL Multiphysics, che risolve simultaneamente le equazioni di continuità, flusso del fluido, trasferimento di calore e diffusione con la cinetica della reazione chimica. È stato dimostrato che il flusso di calore può fornire il flusso di calore necessario per mantenere il processo di esterificazione. È stato rilevato che le frazioni di massa di metanolo e acido oleico diminuiscono lungo l’asse del reattore. La frazione di massa del FAME è aumentata lungo l’asse del reattore. La resa massima di biodiesel ottenuta nel reattore di esterificazione è stata dell’86%. Questo valore è molto simile ai risultati sperimentali ottenuti da Elsheikh et al.
[7] Progettazione termoidraulica e termochimica del reattore di esterificazione di esteri metilici di acidi grassi (biodiesel) mediante riscaldamento con liquido fenil-naftalene ad alto punto di ebollizione. Fluidi 2022, 7, 93. https://lnkd.in/d47S9GRi
Abstract Capitolo 8: La simulazione Large Eddy (LES) e lo studio termodinamico sono stati eseguiti sui componenti del Ciclo Rankine Organico (ORC) (caldaia, evaporatore, turbina, pompa e condensatore). Il bruciatore di coke di petrolio ha fornito il flusso di calore necessario all’evaporatore di butano. Il fluido ad alto punto di ebollizione (chiamato fenilnaftalene) è stato applicato nell’ORC. Il liquido ad alta ebollizione è più sicuro (può essere evitato il rischio di esplosione di vapore) per riscaldare il flusso di butano. Ha la migliore efficienza energetica. Non è corrosivo, è altamente stabile e infiammabile. Il software Fire Dynamics Simulator (FDS) è stato applicato per simulare la combustione del pet-coke e calcolare il tasso di rilascio di calore (HRR). La temperatura massima del 2-fenilnaftalene che scorre nella caldaia è molto inferiore alla sua temperatura di ebollizione (600 K). L’entalpia, l’entropia e il volume specifico necessari per valutare i tassi di calore e la potenza sono stati calcolati utilizzando il codice termodinamico THERMOPTIM. Il design ORC proposto è più sicuro. Questo perché il butano infiammabile è separato dalla fiamma prodotta nel bruciatore di coke di petrolio. L’ORC proposto obbedisce alle due leggi fondamentali della termodinamica. La potenza netta calcolata è di 3260 kW. È in buon accordo con la potenza netta riportata in letteratura. L’efficienza termica dell’ORC è del 18,0%.
[8] Simulazione Large Eddy e progettazione termodinamica del Ciclo Rankine Organico basato sul fluido di lavoro Butano e sul sistema di riscaldamento liquido Fenil-Naftalene ad alto punto di ebollizione. Entropia 2022, 24, 1461. https://lnkd.in/dZrkKhaK
Abstract Capitolo 9: L’anestesia inalatoria viene erogata attraverso un sistema di ventilazione assistita. È composta principalmente da xeno o protossido di azoto, idrocarburi alogenati (HHC) e ossigeno. Per ridurre i costi dei composti anestetici, gli anestetici rimanenti presenti nell’espirazione vengono riciclati e riutilizzati, al fine di ridurre al minimo la quantità di anestesia fresca. Una miscela di idrossido alcalino (chiamata calce sodata) viene impiegata per rimuovere la CO2 dall’esalazione. Tuttavia, durante la reazione della calce sodata con gli idrocarburi alogenati, si possono formare composti tossici. I liquidi ionici (IL) presentano diversi vantaggi, come la non volatilità, la funzionalità, l’elevata solubilità del carbonio e i bassi requisiti energetici per la rigenerazione. Nell’ambito di questa ricerca, è stata studiata numericamente la rimozione del biossido di carbonio con i liquidi ionici. È stato applicato il software multifisico COMSOL agli elementi finiti. Risolve le equazioni di continuità, flusso del fluido e diffusione. È stato sviluppato un nuovo algoritmo per calcolare l’assorbimento della radiazione infrarossa (IR) di CO2. Il suo coefficiente di assorbimento ha proprietà dipendenti dalla lunghezza d’onda. Il coefficiente di assorbimento gassoso è stato calcolato utilizzando il database spettrale HITRAN. È stato rilevato che il CO2 viene assorbito quasi completamente dall’1-etil-3-metilimidazolio dicianamide ([emim][DCA]) liquido ionico dopo un periodo di 1000 s. È stato dimostrato che il coefficiente di assorbimento di CO2 può essere trascurato nell’intervallo inferiore a 1,565 μm, e poi a 1,6 μm, aumenta dello stesso ordine di quello del CO. Pertanto, è possibile rilevare il CO2 applicando un diodo laser in grado di trasmettere radiazioni IR a una lunghezza d’onda di 1,6 μm. Questo periodo di tempo è una funzione del coefficiente di diffusione del CO2 nella membrana e nel liquido ionico.
[9] Studio numerico della rimozione di CO2 dal sistema di anestesia inalatoria mediante membrana di liquido ionico-gas. ChemEngineering 2023, 7, 60. https://lnkd.in/dqY7Fu9w
Abstract Capitolo 10: Idrogeno solforato (H2S) è considerato un gas tossico e corrosivo, comunemente presente nel gas naturale, nel petrolio greggio e in altri combustibili fossili. Questo gas corrosivo può portare alla cricca da corrosione da stress (SCC). Questo fenomeno è causato dall’influenza combinata delle sollecitazioni di trazione e dell’ambiente corrosivo. Può portare al cedimento improvviso di leghe metalliche normalmente duttili, soprattutto a temperature elevate. La desolforazione è il processo di rimozione di H2S da questi combustibili per ridurre il loro impatto nocivo sull’ambiente e sulla salute. I liquidi ionici (IL) hanno mostrato un grande potenziale di applicazione come assorbenti liquidi per l’H2S a causa dei loro vantaggi, come la non volatilità, la funzionalità, l’elevata solubilità del carbonio e i bassi requisiti energetici per la rigenerazione. Il sistema di estrazione dell’idrogeno solforato proposto è composto da un tubo, una membrana e un guscio. I liquidi ionici a base di 1-etil-3-metilimidazolio (emim) con l’anione bis-(trifluorometil) sulfonilimide (NTf2) sono stati selezionati grazie al suo elevato livello di H2S coefficiente di diffusione. In questo progetto sono state impiegate membrane avanzate in ossido di grafene (GO) funzionalizzato. In questa ricerca, l’H2L’estrazione di S con liquidi ionici è stata studiata numericamente. Il codice COMSOL a elementi finiti e multifisica è stato utilizzato per risolvere le equazioni di continuità, di flusso fluido turbolento (modello k-ε) e di diffusione transitoria. Per piccoli periodi di tempo, c’è un forte gradiente in H2Profilo di concentrazione di S all’interno della sezione del guscio. Questo perché il coefficiente di diffusione di H2S nel liquido ionico è molto piccolo e la sezione del guscio è molto più spessa della membrana. È stato determinato che l’H2S viene assorbito quasi completamente dai liquidi ionici dopo un periodo di tempo di 30.000 s.
[10] Simulazione CFD della desolforazione del solfuro di idrogeno (H2S) con liquidi ionici e membrana di ossido di grafene. Carburanti 2023, 4, 363-375. https://lnkd.in/dniBwT98
Abstract Capitolo 11: Le olefine sono elementi costitutivi cruciali per l’industria petrolchimica, in quanto servono come materie prime per la produzione di vari prodotti come plastica, fibre sintetiche, detergenti, solventi e altri prodotti chimici. Nella FCC, le materie prime petrolifere pesanti vengono iniettate in un’unità di cracking catalitico, dove vengono mescolate con un catalizzatore. Il catalizzatore aiuta a scomporre le grandi molecole di idrocarburi in frammenti più piccoli, tra cui le olefine come il propilene e l’etilene. Queste reazioni di polimerizzazione avvengono a temperature elevate. Richiedono che la rimozione del calore avvenga il più rapidamente possibile, per controllare la temperatura del reattore ed evitare “punti caldi” nel rigeneratore o reazioni di ossidazione localizzate (e per evitare la rottura per scorrimento del rivestimento in acciaio del rigeneratore). Il raffreddamento della superficie del rivestimento del rigeneratore può essere ottenuto mediante l’imposizione di gocce d’acqua (spray), espulse da un ugello. Il raffreddamento a spruzzo può fornire un raffreddamento uniforme e gestire flussi di calore elevati sia in una fase singola che in due fasi. Questa ricerca fornisce una progettazione termoidraulica dei sistemi di raffreddamento a spruzzo del rigeneratore. Nell’ambito di questa ricerca, è stato applicato il software Fire Dynamics Simulator (FDS) per simulare il campo di temperatura e la frazione di massa di vapore acqueo. Per calcolare il campo di temperatura all’interno del rivestimento del rigeneratore, è stato utilizzato un codice a elementi finiti COMSOL Multiphysics. Le temperature superficiali calcolate e il coefficiente convettivo di trasferimento del calore, ottenuti con il software FDS, sono stati convalidati con successo rispetto ai risultati numerici COMSOL e ai risultati precedenti presenti in letteratura. Le simulazioni numeriche sono state effettuate per due casi. Il primo caso è stato realizzato a una distanza di 0,5 m, mentre il secondo caso è stato realizzato a una distanza di 0,2 m. È stato effettuato uno studio di sensibilità della griglia sul modello FDS. Sono state eseguite integrazioni numeriche nel tempo per calcolare le temperature medie. La differenza tra queste quattro temperature medie, calcolate applicando griglie diverse, è inferiore al 7,4%. Le temperature superficiali calcolate e il coefficiente convettivo di trasferimento del calore sono stati convalidati con successo rispetto ai risultati numerici di COMSOL e alle ricerche precedenti. È stato dimostrato che le temperature calcolate diminuiscono nel secondo caso. Il sistema a spruzzo d’acqua è riuscito a raffreddare la parete d’acciaio in modo più efficace man mano che il sistema a spruzzo d’acqua si avvicina al rivestimento d’acciaio.
[11] Simulazione termoidraulica di un sistema di nebulizzazione dell’acqua per un rigeneratore di raffreddamento del cracking catalitico del fluido (FCC). Dynamics 2023, 3, 737-749. https://lnkd.in/d9hZxHEj.
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