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Analisi termofluidodinamica agli elementi finiti dei processi di assorbimento e desorbimento di idrogeno in idruri metallici

Informazioni tesi

  Autore: Daniele Lombardo
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2007-08
  Università: Università degli Studi di Torino
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Scienze e tecnologie della chimica industriale
  Relatore: Marcello Baricco
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 104

Un modello matematico bidimensionale per l'assorbimento ed il desorbimento di H2 in LaNi4.8Al0.2 è stato sviluppato e validato sperimentalmente. Il modello è composto da un bilancio di energia, un bilancio di massa ed un'equazione cinetica. Queste equazioni sono risolte numericamente tramite il metodo agli elementi finiti con il software COMSOL Multyphysics.
Il modello è stato applicato a due differenti tipologie costruttive, entrambe a geometria cilindirca: un reattore cavo (bombola 1 per validazione sperimentale) ed un reattore con alette metalliche disposte a raggiera (bombola 2, previsione).
È risultato che l'inserimento delle alette ha provocato il rallentamento della reazione e non ha migliorato il trasferimento termico del sistema.
Dal confronto tra i risultati teorici ed i dati sperimentali si nota inoltre come uno degli aspetti costruttivi fondamentali sia legato alle caratteristiche termiche del erattore utilizzato, in particolar modo alle proprietà di scambio termico: il coefficiente di scambio termico globale h e la conducibilità termica efficace k.

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1 1 – Introduzione La società odierna è caratterizzata da un costante aumento dei consumi energetici dovuti alla crescita della popolazione mondiale e al numero di paesi in via di sviluppo che si stanno sempre più uniformando a standard di vita tipici dei paesi industrializzati. Questo allargamento del benessere è inoltre accompagnato da un impressionante aumento nelle emissioni dei cosidetti gas “serra”, come l’anidride carbonica CO2. Una delle più importanti sfide scientifiche e tecnologiche dei prossimi anni sarà quella di riuscire a soddisfare questi consumi, mantenendo l’emissione di gas serra a livelli ecocompatibili. È ormai assodato che le principali cause dell’effetto serra sono le emissioni di CO2, ovvero il principale prodotto finale dell’uso di combustibili fossili nella generazione di energia termica, meccanica ed elettrica. All’inizio del ventesimo secolo la concentrazione della CO2 nell’aria era pari a 300 ppm mentre attualmente la stima è di circa 380 ppm (Climate Change 2007 Sythesis Report, IPCC). Dalle figure 1.1 e 1.2 si può notare come l’aumento della concentrazione di CO2 nell’atmosfera durante l’era industriale abbia influenzato la temperatura globale. Fig. 1.1 – Andamento della quantità di CO2 presente in atmosfera negli ultimi 1000 anni La sfida potrà essere vinta solo grazie all’aumento dell’efficienza dei sistemi, alla riduzione del consumo di idrocarburi, all’espansione dell’impiego di fonti a basso o nullo contenuto di carbonio (gas naturale, nucleare, fonti rinnovabili), all’aumento del potenziale di assorbimento della CO2.

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