Sviluppo di un sistema sperimentale per la caratterizzazione di uno scambiatore di calore gas-gas per impianti microturbogas

Negli impianti microturbogas per la generazione di energia elettrica, lo scambiatore di calore gas-gas svolge il ruolo fondamentale di recuperare il calore dai gas di scarico aumentando il rendimento termodinamico del sistema. L’obiettivo della tesi è lo sviluppo e l’ottimizzazione di un sistema sperimentale per la caratterizzazione di un recuperatore termico tramite l’utilizzo di modelli CAD e simulazioni CFD. L’attività ha previsto la selezione di uno scambiatore di calore gas-gas rispettando criteri tecnici e di ingombro, la progettazione del collettore di aspirazione e scarico di un motore da aeromodellismo JetCat P130-RX-BL e la creazione di attacchi nel lato caldo e freddo del recuperatore. I risultati ottenuti dalle simulazioni fluidodinamiche hanno evidenziato che l’utilizzo di attacchi divergenti (angolo di semi-apertura di 63.4°) e l’inserimento di piastre forate con pattern di fori circolari sfalsati (diametro dei fori di 2 mm e interasse di 10 mm), interposte tra lo scambiatore di calore e gli attacchi in ingresso, generano un rallentamento e una diffusione dei getti principali, contribuendo all’ottenimento delle prestazioni prossime a quelle nominali. Le piastre forate garantiscono la sicurezza durante il funzionamento del recuperatore, determinando una riduzione del 75% della velocità di picco nel lato caldo rispetto alla configurazione senza lamiera. Le analisi fluidodinamiche dell’aspirazione motore hanno confermato le lunghezze delle tubazioni imposte dal misuratore di portata e hanno permesso di comprendere il moto dell’aria.