Metodologie per l’analisi dei dati sperimentali e delle prestazioni di un sistema per il recupero di calore con espansore volumetrico

L’elaborato presenta l’attività svolta nell’arco degli ultimi mesi sul banco prova ORC presente al laboratorio di micro-generazione al dipartimento DIN della sede di ingegneria di via Terracini a Bologna. Il primo scopo di questa tesi è quello di presentare un metodo efficiente per l’individuazione automatica degli intervalli stazionari, fondamentali per ricavare punti di funzionamento dell’impianto. A partire dai valori medi che assumono le variabili sugli intervalli stazionari, si ricavano i dati sperimentali necessari per l’analisi del sistema, che compongono le curve caratteristiche di impianto. Il problema dell’individuazione automatica degli intervalli stazionari è stato trattato in letteratura da diversi autori; in questo lavoro sono stati studiati ed applicati tre diversi metodi, per valutarne l’efficacia e scegliere il migliore per il caso studio. Il metodo di individuazione automatica degli intervalli stazionari deve essere preciso, veloce nell’individuare i transitori e possibilmente applicabile in real-time. Una volta ricavato un certo numero di punti di funzionamento, si possiedono i dati sperimentali utili alla modellazione dei componenti di impianto. La seconda parte dell’elaborato tratta appunto la modellazione numerica dell’espansore volumetrico a pistoni, a partire da modelli di riferimento proposti in letteratura. I modelli vengono applicati sui dati sperimentali a disposizione, ricavati su intervalli di funzionamento stazionario e validati, confrontando i dati ottenuti numericamente con quelli sperimentali. I modelli investigati vengono confrontati in base all’accuratezza di calcolo e al livello di dettaglio nel descrivere i vari contributi di perdita. L’intento della modellazione è quello di prevedere il comportamento dell’espansore ed ottenere informazioni utili in merito alle sue prestazioni, al variare delle condizioni operative o di progetto.