Analisi termodinamica di cicli di potenza complessi a CO2 supercritica

La finalità di questo lavoro di tesi è la valutazione quantitativa delle prestazioni dei cicli Brayton a CO2 supercritica. Per dare fondamento alle motivazioni che spingono ad un tale studio, il punto di partenza è stato analizzare la statistica riguardante le potenzialità del calore di scarto. Un passo ulteriore è stato non solo quantificare l’energia recuperabile, ma anche avere tabulati con le temperature alle quali tali energie sono disponibili in un panorama industriale che coinvolge diversi settori produttivi. Per ogni settore produttivo è stato possibile anche associare, ad un suo j-esimo processo, una fascia di temperatura alla quale il fluido viene scartato, come liquido o come gas. Successivamente, è stato necessario mettere in luce le proprietà della CO2 . Esso si mostra infatti compatibile con un utilizzo all’interno di un ciclo Brayton, e può anche presentare dei vantaggi rispetto ai fluidi dei cicli tradizionali: la sua densità è grande a tal punto da ottenere impianti con potenze in uscita elevate e ingombri particolarmente ridotti. Si è passati poi ad una rassegna di tre layout, uno semplice e due più complessi, studiati da più autori, con conclusioni complementari. Il capitolo successivo, quello della simulazione dei cicli di potenza in ambiente Aspen Hysys, è stato suddiviso in due parti. Nella prima parte sono presenti istruzioni più di carattere operativo per l’utilizzo del software. Nella seconda parte vengono invece mostrati i risultati delle simulazioni, con l’obiettivo di massimizzare il rendimento totale di recupero termico ηtot . Tale obiettivo è stato conseguito al variare di alcuni parametri, come temperatura di ingresso dei fumi nello scambiatore principale (Tfumi), temperatura di ingresso in turbina ( TIT ), pressione massima di ciclo (pmax), e potenza netta erogata dall’impianto ( Pnet ).