Modellazione degli scambiatori di calore di un sistema micro-ORC in ambiente Aspen Hysys

Lo studio descritto nel presente lavoro riguarda la modellazione in Aspen HYSYS degli scambiatori di calore di un sistema micro-ORC (Organic Rankine Cycle) situato presso i laboratori del Dipartimento di Ingegneria Industriale dell'Università di Bologna. L'obiettivo principale dello studio è stato quello di sviluppare un modello termo-fluidodinamico accurato degli scambiatori di calore, al fine di analizzare e ottimizzare le prestazioni del sistema micro-ORC. L'ORC è un ciclo termodinamico che sfrutta un fluido di lavoro organico, anziché l'acqua, per convertire il calore in energia meccanica o elettrica. Questa tecnologia offre opportunità di recupero di calore in diversi settori e per sorgenti a bassa entalpia. Utilizzando Aspen HYSYS, un software di simulazione di processi industriali, sono stati implementati modelli termo-fluidodinamici dettagliati per gli scambiatori di calore del sistema micro-ORC che sono l’evaporatore, il recuperatore e il condensatore. La validazione dei modelli è stata effettuata rispetto a due set di dati sperimentali, uno con evaporazione totale del fluido di lavoro ed uno con evaporazione parziale. L’evaporazione parziale è un campo di ricerca ad oggi poco esplorato; infatti, in letteratura c’è una carenza di prove sperimentali con questo assetto, ma a livello teorico è stato dimostrato che lavorare con un’espansione umida permette un recupero di energia fino all’85% superiore rispetto ad un ORC classico. Il lavoro svolto in questa tesi di laurea gettato le basi per l’analisi approfondita delle prestazioni degli scambiatori di calore del sistema micro-ORC presente nei laboratori del DIN che in prospettiva futura potrebbe rappresentare un importante strumento per l’ottimizzazione e l’efficientamento del sistema. Questo studio è volto a contribuire all'ottimizzazione dei processi di recupero di calore, promuovendo un utilizzo più efficiente delle risorse energetiche e riducendo l'impatto ambientale delle attività industriali.