Studio sperimentale e numerico del comportamento esplosivo di polveri metalliche

L’utilizzo sempre crescente di sistemi complessi contenenti particelle infiammabili di piccola dimensione, in svariati ambiti industriali ha incentivato e fortemente promosso lo sviluppo di modelli capaci di stimare i principali parametri di sicurezza e ottimizzare la progettazione degli impianti stessi. Ad oggi, tuttavia, l’approccio utilizzato al fine di effettuare tale caratterizzazione nel campo delle esplosioni da polveri è basato su procedure standard sviluppate a partire da valutazioni di natura empirica. Nella fattispecie, i test sono finalizzati alla valutazione della pressione massima di esplosione o dell’indice di deflagrazione (KST). Tali parametri non rappresentano in sé dei parametri universali e intrinsecamente caratteristici delle miscele analizzate, in quanto fortemente influenzati dal sistema sperimentale adoperato. Per tali motivi, il presente lavoro di tesi è finalizzato allo sviluppo di uno strumento in grado di analizzare una fiamma di polveri da un punto di vista fondamentale e termocinetico. Tale strumentazione, per come concepita, sarà utilizzabile per la caratterizzazione di miscele ibride (ossia dove polveri e gas infiammabili coesistono) e miscele pure (dove sono presenti solo polveri e ossidante) e potrà essere adoperata per lo sviluppo di modelli cinetici di dettaglio utilizzabili per tali miscele. Si tratterà l’elaborazione del progetto prima tramite il programma di disegno tecnico AutoCad e poi ne verrà fatta una simulazione computazionale tramite Fluent, al fine di validare lo strumento tramite la combustione di una corrente gassosa di metano e aria. Nella seconda parte, sarà trattata la caratterizzazione di uno dei suddetti parametri di esplosività dal punto di vista sperimentale. Sono state effettuate, infatti, delle prove di esplosività per la determinazione dell’indice di deflagrazione (KST) di una polvere microparticellare di Ferro nel laboratorio del Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia del Politecnico di Torino.