Franco, Stefano
(2024)
Modellazione di un sistema energetico Micro-ORC tramite libreria Simulink Simscape.
[Laurea magistrale], Università di Bologna, Corso di Studio in
Ingegneria meccanica [LM-DM270], Documento ad accesso riservato.
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Abstract
Nel presente lavoro sono stati analizzati nel dettaglio i sistemi per la produzione di energia elettrica che basano il proprio funzionamento sul ciclo Rankine organico, un promettente metodo per il recupero del calore di scarto da sorgenti termiche a basso e medio livello entalpico. L’elevato numero di soluzioni tecniche in termini di layout del ciclo, la scelta del fluido di lavoro e dei componenti rende impossibile la caratterizzazione sperimentale delle prestazioni dei sistemi ORC per ogni possibile applicazione. A tale scopo è stato sviluppato un modello termodinamico utilizzando la libreria Simscape inclusa in MATLAB Simulink per effettuare simulazioni in regime stazionario relative ad uno specifico sistema micro-ORC. Tale sistema, installato presso l'Università di Bologna, è progettato per una potenza da 1 a 3 kW, temperatura della fonte di calore tra 60 °C e 90 °C, e utilizza HFC-134a come fluido di lavoro in arrangiamento rigenerativo. I modelli di evaporatore e condensatore sono stati sviluppati tramite blocchi preimplementati nella libreria Simscape. Il recuperatore modellando l’interazione termica tra due condotte distinte. L’espansione tramite la suddivisione del processo in due fasi virtuali: espansione isoentalpica e raffreddamento isobaro del fluido. La pompa attraverso un generatore di portata massica controllata. Dopo la calibrazione dei parametri di configurazione, i blocchi sono stati utilizzati per l’implementazione di un modello rappresentativo dell’intero sistema. La valutazione delle prestazioni è stata eseguita confrontando i dati rilevati dalle simulazioni con i dati sperimentali ottenuti nelle medesime condizioni operative. Il modello mostra buone capacità nel riprodurre il ciclo termodinamico sviluppato dal sistema reale. Le maggiori criticità riguardano i valori della pressione nei vari punti del circuito.
Abstract
Nel presente lavoro sono stati analizzati nel dettaglio i sistemi per la produzione di energia elettrica che basano il proprio funzionamento sul ciclo Rankine organico, un promettente metodo per il recupero del calore di scarto da sorgenti termiche a basso e medio livello entalpico. L’elevato numero di soluzioni tecniche in termini di layout del ciclo, la scelta del fluido di lavoro e dei componenti rende impossibile la caratterizzazione sperimentale delle prestazioni dei sistemi ORC per ogni possibile applicazione. A tale scopo è stato sviluppato un modello termodinamico utilizzando la libreria Simscape inclusa in MATLAB Simulink per effettuare simulazioni in regime stazionario relative ad uno specifico sistema micro-ORC. Tale sistema, installato presso l'Università di Bologna, è progettato per una potenza da 1 a 3 kW, temperatura della fonte di calore tra 60 °C e 90 °C, e utilizza HFC-134a come fluido di lavoro in arrangiamento rigenerativo. I modelli di evaporatore e condensatore sono stati sviluppati tramite blocchi preimplementati nella libreria Simscape. Il recuperatore modellando l’interazione termica tra due condotte distinte. L’espansione tramite la suddivisione del processo in due fasi virtuali: espansione isoentalpica e raffreddamento isobaro del fluido. La pompa attraverso un generatore di portata massica controllata. Dopo la calibrazione dei parametri di configurazione, i blocchi sono stati utilizzati per l’implementazione di un modello rappresentativo dell’intero sistema. La valutazione delle prestazioni è stata eseguita confrontando i dati rilevati dalle simulazioni con i dati sperimentali ottenuti nelle medesime condizioni operative. Il modello mostra buone capacità nel riprodurre il ciclo termodinamico sviluppato dal sistema reale. Le maggiori criticità riguardano i valori della pressione nei vari punti del circuito.
Tipologia del documento
Tesi di laurea
(Laurea magistrale)
Autore della tesi
Franco, Stefano
Relatore della tesi
Scuola
Corso di studio
Indirizzo
Macchine a fluido
Ordinamento Cds
DM270
Parole chiave
ORC,Modellazione,MATLAB,Simulink,Simscape,Micro-ORC,Energia,Cogenerazione
Data di discussione della Tesi
20 Marzo 2024
URI
Altri metadati
Tipologia del documento
Tesi di laurea
(NON SPECIFICATO)
Autore della tesi
Franco, Stefano
Relatore della tesi
Scuola
Corso di studio
Indirizzo
Macchine a fluido
Ordinamento Cds
DM270
Parole chiave
ORC,Modellazione,MATLAB,Simulink,Simscape,Micro-ORC,Energia,Cogenerazione
Data di discussione della Tesi
20 Marzo 2024
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