B019236 - ENERGIA, AMBIENTE E TERMOECONOMIA

Appunti delle lezioni.

(Termoeconomia)Bejan, Tsatsaronis, Moran, “Thermal Design and Optimization”, Wiley.

Fornire le conoscenze fondamentali sulla tipologia e caratteristiche delle emissioni inquinanti connessi alla produzione ed utilizzo di energia, con particolare riferimento alla qualità dell’aria.
Fornire le conoscenze e le competenze operative di base sulla diffusione delle emissioni (gas e particolato) nell’ambiente aeriforme.
(Corso da 9 CFU comprensivo di Termoeconomia):
Approfondimento teorico, metodologico ed applicativo per lo studio e l’ottimizzazione dei sistemi energetici.

Capacità di esecuzione di bilanci di massa ed energia. Conoscenze base di termodinamica e meccanica dei fluidi incomprimibili.

Lezioni. Esercitazioni guidate con SW (xls, Matlab, EES)

n. 2 prove scritte per E&A (6 CFU)+orale.
n. 1 prova scritta+orale per scritta + orale per Termoeconomia.

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.
2) Combustibili tecnici. Legislazione. Poteri calorifici, calcolo di reagenti e prodotti. Combustione in letto fluido bollente e circolante. Applicazione di fattori di emissione per la stima delle emissioni da sorgenti.
3) 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 e fondamenti di LCA. Up-grading del biogas e produzione di biometano.
4) 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.
5) 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.
6) 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.
7) 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:
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.
Introduzione alla Life Cycle Analysis. Esempi applicativi.