B011128 - ENERGIA E AMBIENTE

Termodinamica avanzata. Termoeconomia. Pinch Analysis. Life Cycle Analysis. Sistemi di rimozione inquinanti.

Analizzare sistemi energetici e migliorarne le prestazioni energetiche ed ambientali.

Competenze minima: capacità di condurre bilanci chimici di reagenti/prodotti per sistemi di trattamento; conversione delle unità di misura; dimensionamento base di sistemi di rimozione particolato; calcolo della concentrazione di inquinanti a seguito della diffusione a valle camino

Corso di Sistemi Energetici

Lezioni, esercitazioni, simulazioni con SW applicativi.

Durante il corso sono svolti 2 compiti, il primo con 3-4 domande (EA- 6 CFU) su: conversione emissioni e fattori di emissione; rimozione di particolato; bilancio di reagenti/prodotti per un sistema di trattamento; diffusione di inquinanti in atmosfera. Il secondo compito (esame da 9 CFU)riguarda Exergia e Termoeconomia, con 2 casi-tipo separati da esaminare. L'esame orale verte sulle lacune dimostrate nei compiti, concentrandosi sugli errori in modo da facilitare il recupero. La frequenza ed i compiti sono fortemente consigliati. Per chi non ha effettuato i compiti (del tutto o parzialmente) l'orale comprende necessariamente 1-2 esercizi da svolgere in sede di esame su fogli od alla lavagna (a seconda del numero di studenti da esaminare).Compiti od esercizi servono alla verifica delle competenze minime (capacità di condurre bilanci chimici di reagenti/prodotti per sistemi di trattamento; conversione delle unità di misura; dimensionamento base di sistemi di rimozione particolato; calcolo della concentrazione di inquinanti a seguito della diffusione a valle camino)

6 CFU (MEL, IART)
1) Emissioni caratteristiche di impianti a vapore, turbine a gas e motori volumetrici a combustione interna. Emissioni da traffico veicolare. Inquinanti primari, secondari, in traccia. Normativa sulle emissioni inquinanti, valori guida per la qualità dell'aria. Emissioni alla fonte, testo unico sull’Ambiente.
2) Effetto serra e contenimento delle emissioni di anidride carbonica. Protocollo di Kyoto. Cenni alle soluzioni per la cattura e lo stoccaggio dell'anidride carbonica. Carbon Footprint ed Introduzione alla Life Cycle Analysis. Esempi applicativi. Up-grading del biogas e produzione di biometano.
3) La misura delle emissioni gassose e di particolato. Conversione tra unità di misura volumetriche, di massa ed energetiche. Analizzatori di gas (principio di funzionamento): NDIR, FID, CL, polarografici e paramagnetici. Gascromatografo. FTIR e DOAS.
4) Rimozione del particolato. Efficienza di rimozione. Distribuzioni di granulometria. Equilibrio dinamico delle particelle. Cicloni, principio fisico di funzionamento. Perdita di pressione nei cicloni. Multicicloni, cicloni a umido. Principi di funzionamento di sistemi con filtri elettrostatici ed a maniche.
5) Rimozione degli inquinanti gassosi. Condensazione. Assorbimento (torri di lavaggio, scrubber venturi, spray absorber). Adsorbimento. Rimozione per combustione/ossidazione. Rimozione dei gas acidi e degli NOx.
6) Dispersione delle emissioni gassose e di particolato. Stabilità dell'atmosfera, inversioni al suolo ed in quota. Modelli diffusionali gaussiani, esempi applicativi. Risalita dei pennacchi. Modellistica fisica in galleria del vento. Cenni a modelli numerici di diffusione.

Solo per corso da 9 CFU (ENM):
Impostazione unitaria di primo e secondo principio della termodinamica (exergia) per sistemi chiusi ed aperti, non reattivi e reattivi.
Bilancio diretto ed indiretto di exergia. Distruzione e perdita di exergia. Esempi di calcolo su diversi processi e tipologie di impianti di conversione.
Introduzione all'analisi termo economica ed exergoeconomica. Applicazioni al calcolo del costo di componenti e correnti. Presentazione ed interpretazione dei risultati dell'analisi.
Cenni all'ottimizzazione termo economica. Esempi applicativi.
Ottimizzazione di reti complesse di scambiatori. Introduzione alla Pinch Analysis. Metodo grafico e programmazione. Costruzione delle curve composite. Esempi applicativi.