Analisi delle prestazioni di contattori a membrana ceramici per applicazioni di distillazione a membrana con gas di trasporto

Questo elaborato ha come oggetto di studio l’analisi, dal punto di vista teorico, dei fenomeni di trasporto e delle prestazioni che regolano le operazioni di contattori a membrana, in particolare le SGMD. La configurazione scelta è quella Shell & Tube a fibre cave ceramiche multistrato. A tale scopo, sono stati considerati due differenti tipi di alimentazione: soluzione di acqua e soluto non volatile (NaCl), e soluzione di acqua e VOC (etanolo). La tesi si divide in quattro capitoli. Nel primo capitolo, vengono menzionati i concetti principali dei contattori a membrana e mostrate le quattro configurazioni più note della distillazione a membrana. Il capitolo due è incentrato sullo studio dei fenomeni di trasporto in SGMD, effettuato tramite l'utilizzo del software Matlab. Per i due differenti tipi di alimentazione, vengono mostrati i flussi e le forze motrici del processo, al variare delle condizioni operative. In questo modo, si ha un'idea di quali siano le resistenze controllanti del processo, sia per quanto riguarda il trasporto di calore che per quello di materia. Infine, si esaminano in modo critico, per i due casi distinti, alcune ipotesi semplificative al problema che solitamente vengono applicate in letteratura. Il terzo capitolo si occupa dell’analisi delle performances del modulo, per corrente di gas e liquido in equi-corrente. Viene utilizzato quindi il modello a parametri distribuiti. Per i due casi, si confrontano i risultati ricavati da tale modello con quelli ottenuti con un modello a parametri concentrati (fase perfettamente miscelata); vengono mostrati poi i profili di alcune variabili lungo un ipotetico impianto costituito da moduli di lunghezza fissata. L'ultimo capitolo, relativo alle conclusioni dell'intero elaborato, presenta un grafico che evidenzia le zone di operabilità e di efficienza del processo in funzione della lunghezza dell’impianto, al variare del rapporto tra la velocità del liquido e quella del gas.