MODELLAZIONE NUMERICA MONODIMENSIONALE DI UN REATTORE A LETTO FLUIDO PER LA PRODUZIONE DI IDROGENO DA POLVERI DI ALLUMINIO

Il lavoro descritto in questa tesi è stato svolto nell’ambito del supporto a un’azienda terza nella progettazione di un impianto per la produzione di idrogeno a partire da scarti di alluminio. In particolare, le attività hanno riguardato il dimensionamento del sistema di raffreddamento e la modellazione della camera di reazione, elemento cruciale per il corretto funzionamento dell’impianto, considerando le rilevanti quantità di reagenti coinvolte e la conseguente scala semi-industriale del sistema. La reazione tra alluminio e vapore acqueo è caratterizzata da un significativo rilascio di calore e consente la produzione di idrogeno senza ricorrere direttamente all’impiego di combustibili fossili. Il calore generato deve essere da un lato adeguatamente gestito al fine di garantire la sicurezza e l’integrità dell’impianto e dall’altro, recuperato e valorizzato dal punto di vista energetico. A partire da tali considerazioni, il focus della tesi è stato lo sviluppo di un modello numerico mediante il software AMESim, finalizzato ad analizzare il comportamento del sistema, individuare eventuali criticità e valutare le soluzioni progettuali adottate. La progettazione del modello, basato su un reattore a letto fluido, presenta diverse complessità legate alla comprensione e alla rappresentazione dei fenomeni di trasferimento di calore, alla gestione delle elevate temperature raggiunte durante il processo e all’integrazione tra il reattore e il sistema di raffreddamento deputato al recupero energetico. In questo contesto così dinamico, l’impiego di strumenti di simulazione consente di valutare diverse soluzioni progettuali e differenti condizioni operative, fornendo un supporto alle attività di progettazione e validazione, contribuendo a ridurre i tempi e i costi associati alla progettazione, nonché a ridurre e ove possibile evitare il ricorso a campagne sperimentali.