Studio di un sistema micro-ORC: effetto di una pompa "ELIKA" e analisi termodinamica di una soluzione di pompaggio avanzata

In questa tesi viene studiato il comportamento di un sistema micro-ORC alimentato da calore a bassa temperatura, con particolare attenzione al ruolo della pompa volumetrica nel determinare le prestazioni globali dell’impianto. Dopo una rassegna delle principali caratteristiche dei cicli Rankine organici e dei criteri di scelta del fluido di lavoro, si analizzano la struttura dell’impianto sperimentale e le tecnologie di pompaggio adottabili. La pompa ad ingranaggi ELIKA viene modellata in dettaglio mediante un approccio semi‑empirico, ricavando i rendimenti volumetrico e idromeccanico a partire dalle curve sperimentali originariamente disponibili per olio idraulico e adattandoli al funzionamento con il fluido organico R134a. Il modello utilizza il coefficiente geometrico a1, il bulk modulus e la viscosità del fluido per stimare le perdite di trafilamento, mentre ulteriori coefficienti consentono di descrivere le perdite meccaniche dipendenti da velocità di rotazione e salto di pressione. Integrando il modello di pompa nel calcolo del ciclo ORC, si valutano le prestazioni dell’impianto al variare della pressione di vaporizzazione, del grado e della temperatura di surriscaldamento, nonché dell’efficienza dell’espansore, ed è inoltre analizzato lo scenario di una soluzione di pompaggio avanzata con pompa a pistoni trascinata direttamente dal fluido organico. Infine si estende lo studio a fluidi adatti a più alte temperature operative, quali R245fa e ciclopentano, quantificando l’effetto delle diverse proprietà termofisiche sulla resa della pompa ELIKA e sul rendimento globale del sistema, e mettendo in evidenza le condizioni operative più favorevoli per la massimizzazione dell’efficienza del micro‑ORC.