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Autore: Stefano Clemente, Diego Micheli, Mauro Reini, Rodolfo Taccani

Collana: CA - 65 - Cagliari 2010

Note:
L’articolo presenta lo sviluppo ed alcune applicazioni di un codice per il calcolo delle prestazioni di cicli Rankine a fluido organico (ORC) di piccola potenza, ottenuto combinando un modello di simulazione monodimensionale di un espansore scroll con un modello termodinamico dell’intero ciclo. L’obiettivo del lavoro è la realizzazione di uno strumento capace di stimare le prestazioni di piccoli cogeneratori basati su cicli ORC, utilizzabili per sfruttare sorgenti termiche a bassa temperatura. In particolare viene valutata la possibilità di utilizzare componenti commerciali al fine di ridurre i costi di fabbricazione dei generatori.
Nell’ambito del progetto, è stato innanzitutto realizzato un codice capace di calcolare le prestazioni di una macchina scroll operante sia come compressore che come espansore, in funzione delle caratteristiche geometriche del dispositivo stesso e delle
proprietà fisico-chimiche del fluido operativo. Il modello è stato prima tarato sulla base di prove sperimentali svolte su un compressore alimentato con aria, quindi utilizzato per ottenere le curve di prestazione di scroll commerciali, originariamente progettati come compressori per impianti di condizionamento, impiegati però in espansione. Tali curve sono state poi adoperate per definire il comportamento dell’espansore all’interno della modellizzazione dell’intero ciclo Rankine a fluido organico. I risultati ottenuti confermano la possibilità di realizzare piccole unità di buon rendimento tenuto conto della bassa temperatura della sorgente termica. Il modello di simulazione consente di definire le principali caratteristiche prestazionali dei componenti dell’impianto ed in particolare delle migliori combinazioni tra le caratteristiche geometriche e costruttive dell’espansore e le
proprietà del fluido operativo, in relazione anche alle qualità della sorgente termica disponibile, limitando i tempi della fase sperimentale e di sviluppo del prototipo.