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Modelli per l'analisi di scambiatori di calore ad alta temperatura

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Introduzione temperature superiori a 700°C e 300-350 bar di pressione, necessita sicuramente di un miglioramento delle prestazioni dei materiali per surriscaldatori. Dal punto di vista delle caldaie pressurizzate a letto fluido, ciò rappresenta una semplice modifica della tecnologia convenzionale dell’ impianto a vapore, sebbene siano diverse le forme di degrado del metallo. Oppure, gli scambiatori per cicli turbogas alimentati indirettamente (il cui sviluppo è possibile solo con materiali resistenti a temperature superiori a 1100°C in ambienti corrosivi), potrebbero essere interessanti anche per chi opera nel settore petrolchimico, avendo ricadute dirette sulla tecnologia dei reformer del vapore e degli impianti per l’etilene. Un altro esempio di processo che non può essere sviluppato senza un’opportuna tecnologia per lo scambiatore di calore è rappresentato dalle turbine a gas a recupero. Sia nelle microturbine che in quelle più grandi per la propulsione navale o la generazione di potenza, lo sviluppo di questi sistemi è determinato dalle possibilità effettive di realizzare il recuperatore. Uno dei settori il cui sviluppo è determinante per la tecnologia degli scambiatori di calore ad alta temperatura è indubbiamente quello dei materiali. Considerando gli aspetti progettuali dei materiali per tali sistemi si possono identificare alcune priorità: essi debbono possedere una sufficiente resistenza allo scorrimento viscoso (creep) alle temperature di impiego, una buona resistenza alla corrosione e all’ossidazione ad alta temperatura ed essere fabbricabili in prodotti adatti all’applicazione negli scambiatori di calore (prodotti tubolari o fogli, a seconda del tipo di superficie di scambio da realizzare). Questi requisiti spesso sono in parziale conflitto l’uno con l’altro e ciò spiega perché in molti casi la soluzione preferita per ambienti di esercizio sempre più aggressivi sia ancora oggi quella dell’applicazione di appositi rivestimenti resistenti alla corrosione e all’ossidazione. Spesso è proprio l’aspetto strutturale che frena lo sviluppo degli scambiatori ad alta temperatura, piuttosto che quello termico. Si consideri anche che molti materiali per scambiatori ad alta temperatura sono attualmente allo stadio di sviluppo e i dati relativi alla loro durata non sono ancora ben definiti. Dal punto di vista strettamente termofluidodinamico, la progettazione degli scambiatori ad alta temperatura non differisce sostanzialmente da quella degli scambiatori con fluidi a temperature inferiori, eccezion fatta per alcuni aspetti: 2
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Modelli per l'analisi di scambiatori di calore ad alta temperatura

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Informazioni tesi

  Autore: Maurizio Pieve
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Energetica elettrica e termica
Anno: 2006
Docente/Relatore: Claudio Casarosa
Correlatore: DonatoAquaro
Istituito da: Università degli Studi di Pisa
Dipartimento: Energetica
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 266

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Parole chiave

alta temperatura
cfd
efcc
piastre alettate
scambiatore di calore

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