Aree di ricerca:

 

Viene studiata l’influenza della temperatura operativa su tutti quegli aspetti del regime di fluidizzazione che determinano la performance dei processi caratterizzati da effetti termici rilevanti.

L’innalzamento della temperatura operativa oltre la soglia ambiente modifica le proprietà di qualunque fase solida attraverso l’aumento generalizzato e reversibile delle forze coesive interparticellari. In questo quadro, viene affrontata con l’analisi sperimentale la dipendenza da T della transizione del letto di solidi al regime a bolle. Con l’attività tuttora in corso viene rivisitato la definizione di “minimum bubbling velocity” alla luce della diversità di risultati che si ottengono con le diverse tecniche diagnostiche. La presenza di forze interparticellari di natura termica dia luogo ad una transizione complessa, illustrata dalla variazione del grado di vuoto della fase densa del letto con la velocità di fluidizzazione. L’effetto principale dell’alta temperatura è il ritardo visibile nel passaggio del sistema ad un regime a bolle stabile. Un’immediata conseguenza di ciò è che molte delle assunzioni alla base dei criteri di calcolo dei reattori a letto fluido, in quanto incapaci di portare a conto la dipendenza della velocità di ebollizione del letto da T, risultano affette da errori spesso significativi.

Molti processi industriali a letto fluido (combustione o pirolisi di fossili carboniosi e di biomasse, granulazione di polveri, polimerizzazione catalitica, etc.) utilizzano miscele di solidi particellari. Anche per i sistemi di due soli componenti, che rappresentano i più semplici tipi di miscele, è però ancora oggi molto difficile predire l’effettiva distribuzione delle specie solide presenti nel letto durante l’operazione. Ciò costituisce un serio limite per la conduzione e il controllo dei processi, la cui dinamica potrebbe invece essere condizionata positivamente attraverso scelte opportune della granulometria dei solidi, della loro concentrazione e della velocità operativa.

Il progetto di ricerca mira perciò a definire i meccanismi che regolano i fenomeni di segregazione e rimiscelazione delle particelle in letti fluidizzati a due componenti. Il lavoro già svolto ha evidenziato come la difficoltà di pervenire ad una teoria della fluidizzazione delle miscele sia strettamente legata all’approccio con cui si è sinora affrontato il problema da parte della maggior parte degli autori. Viene perciò impiegata un’analisi alternativa, che sostituisce al tradizionale concetto di “velocità minima di fluidizzazione” della miscela di solidi quello di “intervallo di velocità di fluidizzazione”, entro il quale hanno luogo, in tutto o in gran parte, i fenomeni di segregazione e rimiscelazione dei componenti.

La nuova impostazione mostra una maggiore aderenza alla fenomenologia reale della fluidizzazione binaria ed è potenzialmente capace di condurre ad una rappresentazione unificata del comportamento dei vari tipi di miscele sulla base della teoria fondamentale della fluidizzazione.

 

La ricerca mira a realizzare un regime di fluidizzazione caratterizzato dall’alta efficienza del contatto e del trasporto fra le fasi. La tecnica di “fluidizzazione confinata” prevede che la sospensione delle particelle nella corrente di gas abbia luogo nei vuoti di un letto fisso di sfere di diametro maggiore, tale da consentire la loro libera percolazione. Questo sistema (indicato anche come “packed-fluidized bed”) fa sì che grazie al confinamento esercitato dal letto fisso grossolano la fluidizzazione avvenga in regime omogeneo, cioè senza formazione di bolle, in un campo di velocità operative molto più ampio di quello tipico della tecnica convenzionale. A quest’ultima circostanza fa riscontro la capacità del letto di espandersi fino a valori eccezionalmente alti della sua frazione di vuoto, mantenendo sostanzialmente invariata la perdita di carico subita dal fluido.

Le caratteristiche del letto fluido confinato consentono di combinare l’efficacia dei sistemi a letto fisso, sostanzialmente privi di effetti di bypass nel contatto gas-solido, con i vantaggi della tecnica convenzionale di fluidizzazione legati alle basse perdite di carico ed alla mobilizzazione delle particelle. Il suo impiego appare perciò molto promettente per tutte quelle operazioni fisiche e di conversione la cui performance tecnico‑economica sia strettamente dipendente da queste caratteristiche.