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Analisi Numerica della Combustione di Pellet da Biomassa in una Stufa Domestica

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Analisi numerica della combustione di pellet da biomassa in una stufa domestica A.A. 2011/2012 2 INDICE INTRODUZIONE 5 CAP. 1 Combustione di biomassa 9 1.1. Introduzione alla combustione di biomassa 9 1.2. Analisi dettagliata delle fasi di combustione 15 1.2.1. Riscaldamento e essiccazione 15 1.2.2. Pirolisi e volatilizzazione 18 1.2.3. Ossidazione del char 19 1.2.4. Ossidazione dei volatili 22 1.3. Riepilogo tassi di combustione e dati termochimici 24 1.4. Temperatura di combustione 26 CAP. 2 Modellazione cinetica della pirolisi 27 2.1. Introduzione alla pirolisi 27 2.2. Meccanismo di pirolisi a un componente 30 2.2.1. Metodi model-free per la stima dei parametri cinetici 33 2.2.2. Esempi di applicazione dei tre metodi 34 2.3. Meccanismi multi componente 37 2.3.1. Modelli a energia di attivazione distribuita (DAE) 38 2.4. Modelli strutturali di volatilizzazione 39 2.5. Modelli di trasporto di calore della pirolisi di particella di biomassa 43 2.5.1. Fenomeno del trasporto intra e extra-particellare 44 2.6. Modello DAEM (Distributed Activation Energy Model) 46 Analisi numerica della combustione di pellet da biomassa in una stufa domestica A.A. 2011/2012 3 CAP. 3 Simulazione CFD del processo di combustione in apparecchiature termiche di biomassa 48 3.1. Approcci alla modellazione 49 3.1.1. Primo approccio di modellazione CFD per una caldaia a pellet da 50 KW 51 3.1.2. Secondo approccio di modellazione CFD per una caldaia a pellet da 18 KW 57 3.2. Confronto tra i due approcci alla modellazione presi in esame 65 CAP. 4 Modello CFD di una stufa a pellet 68 4.1. Definizione della geometria 68 4.2. Assunzioni di modellazione 74 4.3. Calcoli portata di aria 75 4.4. Applicazione calcoli portate al caso in esame 73 4.5. Modello CFD della camera di combustione 79 4.5.1. Risultati 97 CAP. 5 Evoluzione del modello CFD 106 5.1. Definizione della nuova geometria 106 5.2. Assunzioni di modellazione 109 5.3. Calcoli delle portate di aria 109 5.4. Modello Fluent di simulazione 111 5.5. Modello con miscela “wood-volatiles-air” 113 5.6. Modello con miscela “coal-volatiles-air” 119 5.7. Modello realizzato inserendo le caratteristiche chimiche del pellet nell’applicazione “Coal Calculator” 122 Analisi numerica della combustione di pellet da biomassa in una stufa domestica A.A. 2011/2012 4 5.7.1. Modello a due reazioni 128 5.8. Modellazione della volatilizzazione 130 5.9. Risultati di simulazione del modello a due reazioni 132 5.10. Confronto con emissioni reali 137 5.11. Implementazione modello trasferimento del calore e NOx 140 5.12. Confronto tra i vari modelli di volatilizzazione 145 CONCLUSIONE E SVILUPPI FUTURI 148 APPENDICE 157
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Analisi Numerica della Combustione di Pellet da Biomassa in una Stufa Domestica

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Informazioni tesi

  Autore: Alessandro Zaccheo
  Tipo: Tesi di Laurea Magistrale
  Anno: 2011-12
  Università: Università degli Studi di Perugia
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Meccanica
  Relatore: Francesco Fantozzi
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 171

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