RICERCA ITALIANA     

Tecniche innovative per l'intensificazione della convezione forzata

Università degli Studi di Parma

Abstract

La trasmissione del calore per convezione, pur costituendo un tema ben noto nei suoi elementi di base, richiede ancora attività di ricerca scientifica in relazione alle possibili applicazioni. Tra le applicazioni di rilevante interesse pratico in ambito, sia civile, sia industriale, vanno certamente menzionate quelle che si avvalgono delle tecniche di intensificazione della convezione.

Il progetto di ricerca, di durata biennale, è incentrato su questa tematica e si pone l’obiettivo di coordinare gli sforzi di una parte della comunità scientifica italiana nell’ambito della termofluidodinamica verso l’approfondimento delle conoscenze, sia di base, sia applicative correlate ai meccanismi di incremento dello scambio termico convettivo di massa ed energia.

Nonostante la letteratura scientifica nell’ambito delle tecniche di incremento dello scambio termico convettivo, sia attive sia passive, sia ampia e diversificata e nonostante sia dimostrato il significativo vantaggio in termini di riduzione dei costi energetici e di ingombro degli apparati di scambio termico correlato al loro impiego, l’applicazione di queste tecnologie nell’ambito di alcuni settori industriali risente di un certo ritardo o comunque necessita dello sviluppo e dell'implementazione di tecniche di ottimizzazione. Tali difficoltà sono in parte correlate alla separazione, che i proponenti auspicano di colmare indirettamente anche grazie a questo progetto di ricerca, esistente in >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Sara Rainieri Università degli Studi di PARMA

Obiettivo del Programma di Ricerca

La presente attività di ricerca si propone di approfondire aspetti sia di base sia applicativi sulle tecniche di intensificazione della convezione forzata. I proponenti intendono fornire utili strumenti a supporto dell’industria italiana affinché possa restare competitiva sul mercato degli scambiatori di calore, in particolar modo degli scambiatori compatti, sia del tipo a piastre alettate sia del tipo a batterie alettate. Infatti, le cinque Unità di Ricerca hanno direttamente o indirettamente contatti con aziende del settore, per cui il progetto qui proposto avrà una forte ricaduta sull’industria nazionale in relazione alla capacità di progettazione e innovazione degli apparati di scambio termico. Di fatto gli scambiatori di calore compatti sono un prodotto maturo e l’industria italiana è obbligata a ridurre i costi e ad incrementare lo scambio termico per superare la concorrenza dei produttori stranieri. Gli utilizzatori sono particolarmente sensibili al rapporto prezzo/ prestazioni ed è chiaro che l'industria italiana deve competere soprattutto sul fronte delle prestazioni. Le nostre proposte di ricerca includono quindi una serie di studi su alette di grande efficienza, capaci di incrementare considerevolmente lo scambio termico dal lato gas (punto debole tradizionale degli scambiatori di calore compatti).
L’intensificazione della convezione permette, innanzi tutto, di produrre scambiatori meno ingombrati e quindi più economici. Peraltro, nei settori della >>>

Risultati parziali attesi

I principali risultati attesi dalla ricerca sono stati descritti analiticamente per ciascuna unità di ricerca nel punto 14.

Nel complesso, il progetto si propone di coordinare gli sforzi di una parte della comunità scientifica italiana nell’ambito della termofluidodinamica verso l’approfondimento delle conoscenze, sia di base, sia applicative correlate ai meccanismi di incremento dello scambio termico convettivo di massa ed energia.
L’obiettivo principale è quello di colmare alcune lacune scientifiche e di approfondire tematiche tuttora aperte nell’ambito del settore delle tecniche, sia ttive sia passive, volte all’intensificazione della convezione.
Il progetto, articolato in due fasi annuali, si propone dapprima di affinare metodologie, sia sperimentali sia numeriche, finalizzate alla modellizzazione ed interpretazione dei fenomeni correlati all’impiego delle tecniche di incremento della convezione, sia mono-fase sia in condizioni di condensazione superficiale. Successivamente si propone di applicare la metodologia di indagine alle applicazioni d'interesse industriale.
I risultati attesi si configurano come utili strumenti a supporto dell’industria italiana affinché possa restare competitiva sul mercato degli scambiatori di calore, in particolar modo degli scambiatori compatti, sia del tipo a piastre alettate sia del tipo a batterie alettate. Infatti, le cinque Unità di Ricerca hanno direttamente o indirettamente contatti con aziende >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

L’esame della produzione scientifica a livello internazionale nell’ambito dello scambio termico rivela l’attualità e l’importanza dell’argomento delle tecniche di incremento della convezione, sia attive sia passive.
Gli studi svolti finora, tuttavia, hanno riguardato, essenzialmente, lo scambio termico in regime stazionario e l'impiego di sistemi passivi tradizionali per l'intensificazione della convezione forzata, applicabili, in particolare, a situazioni di convezione mono-fase.

I settori ai quali la presente ricerca si propone di dare il proprio contributo innovativo sono:
- tecniche sperimentali e tecniche numeriche finalizzate alla determinazione delle prestazioni delle superfici di scambio termico incrementato, anche in condizioni di trasporto simultaneo di energia e di massa, considerando anche il regime operativo non stazionario;
-dimensionamento dei dissipatori di calore che adottano sistemi attivi e passivi di intensificazione della convezione forzata.

La base di partenza scientifica in cui si colloca il presente progetto è costituita dai numerosissimi contributi alla letteratura tecnica pubblicati a livello sia internazionale sia nazionale, anche dai ricercatori del nostro gruppo, nel settore dell’incremento della convezione, relativamente agli ambiti applicativi sopra citati. Le considerazioni esposte nel seguito e la nutrita bibliografia riportata in calce ed inserita nei vari progetti locali >>>