UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI UDINE_______________________________________________

Facoltà di IngegneriaCorso di Laurea in Ingegneria MeccanicaDipartimento di Energetica e Macchine

   

Tesi di Laurea 

STUDIO DI UN IMPIANTO A TORRE SOLARE 

RelatoreProf. Giulio Croce

Correlatore

Ing. Fabrizio Mattiello 

LaureandoEnrico Pitton  

__________________________________________________Anno Accademico 2006/2007

Costruzione di un impianto dimostrativo a torre solare presso l’Istituto Tecnico

Industriale “J.C.Maxwell”

Collaborazione col CRF Centro Ricerche FIAT Torino

Consulenza scientifica presso l’Università di Udine mediante sviluppo di tesi

Principio di funzionamento

OBIETTIVO: Costruzione di un modello parametricoModello semplificato: - no attriti - no dispersioni termiche (condizioni ottime)

Schema di impianto con torre cilindrica

Stima dell’ordine di grandezza di potenza, velocità dell’aria, rendimento

Velocità dell’aria nel camino

Potenza convertibile

Rendimento

13

22

01

3

tpt r

R

Tc

gHGc

0

22

3

2

Tc

GrRgHP

p

tutile

03

2

Tc

gH

p

Misure Istituto Maxwell Valori ottenuti dal modello

s

mct 74,2

WPutile 85,4

%01,0mrt 25,0

)81(3,354 11 CtKT

mR 5

mH 5

TAD torre divergente incremento della potenza

2

32

2

1,

,

r

rP

P

CILutile

DIVutileRapporto dei raggi Incremento di potenza

21

2 r

r

31

2 r

r

%33

%42

Perfezionamento del modello attriti fluidodinamici

Velocità dell’aria nel camino

Potenza convertibile

Diminuzione del 10% di potenza rispetto al caso ideale

Rrh

fr

r

fHTc

r

RgHG

c

t

t

tp

t

t11

2

23

12

3

4

01

2

3

Rrh

fr

r

fHTc

rRgHGP

t

t

tp

tutile

11

2

23

2

3

4

0

22

Perfezionamento del modello dispersioni termiche

31

2 r

r

Temperatura base torre [K]

Torre cilindrica 352,7

Torre divergente 316,6

Velocità base torre [m/s]

Velocità sommità torre [m/s]

Potenza [W]

Torre cilindrica 2,62 2,62 4,27

Torre divergente 6,1 0,7 5,91

31

2 r

r

Perfezionamento del modello camino captante

Incremento di potenza minore dell’1%

Perfezionamento del modello raggio ottimo

Raggio ottimo [m] Potenza massima[W]

Torre cilindrica 0,6 4,46

Torre divergente 0,3 6,10

Validazione del modello riscontro nei prototipi

Fiat Manzanares Enviro

Valori sperimentali o

di progetto

Velocità [m/s] --- 12 15 – 20

Temperatura in uscita [K]

317 (superficie esterna)

323 350

Potenza [W] --- 50 200 106

Valori del modello

Velocità [m/s] 1,5 10,2 25

Temperatura in uscita [K]

347(superficie esterna)

329 376

Potenza [W] 0,007 100 250 106

Validazione del modello riscontro nei prototipi

Discrepanze dell’ordine del 20% dovute a:- η<1 - Perdite all’alternatore- Effetti d’imbocco - Vento - Perdite per irraggiamento

Fiat Manzanares Enviro

Valori sperimentali o

di progetto

Velocità [m/s] --- 12 15 – 20

Temperatura in uscita [K]

317 (superficie esterna)

323 350

Potenza [W] --- 50 200 106

Valori del modello

Velocità [m/s] 1,5 10,2 25

Temperatura in uscita [K]

347(superficie esterna)

329 376

Potenza [W] 0,007 100 250 106

Impianto Istituto Maxwell:

• utilizzo didattico-dimostrativo• modello in scala

Campi di sviluppo:

• calcolo CFD• recupero delle potenza termica (ciclo chiuso)