Recupero del vapore da flussi di aria umida mediante sostanze adsorbenti

Steam recovery plays a key role within the industrial sector. Re-using a substance coming out from a cycle or an energy system implies an efficiency improvement, a more and more important aspect in the energy sector. In this domain, discussion on desiccant materials, one of the most widespread solution for this kind of application, takes place. In this work, the materials behavior will be investigated, both in ordinary and extreme conditions, that is air stream where they extract vapour from by adsorption process is at higher temperature and specific humidity. In particular, two common adsorbent materials, Silica gel and Art-Sorb, will be compared and tested in alternate conditions: the desiccant substance (arranged in a vertical bed) is cyclically crossed by process (the one to be dried) and regeneration (the one who desorbs vapour from the bed in order to bring it back to initial conditions). Successively, a parametric analysis through a numerical code, after evaluating its validity and being corrected, will be implemented in order to define the optimal value range for variables most affecting performance: bed length, commutation time, velocity of air crossing the desiccant bed.

Il recupero di vapore riveste un ruolo importante all’interno del settore industriale. Poter riutilizzare una sostanza in uscita da un ciclo o da un sistema energetico comporta una miglioria dell’efficienza, fattore sempre più importante nel settore energetico, dello stesso. In questo ambito si inserisce la trattazione sui materiali essiccanti, una delle soluzioni più comuni per questo tipo di applicazione. In questo lavoro di tesi, si andrà a studiare il comportamento di questi materiali per condizioni termoigrometriche convenzionali ed estreme (vale a dire quando la corrente d’aria da cui devono estrarre vapore, mediante processo di adsorbimento, si trova ad alte temperature e umidità specifiche), e a confrontare due dei materiali adsorbenti più diffusi, il Silica Gel e l’Art-Sorb. Saranno esposti i risultati di test realizzati in condizione di regime alternato, ovvero investendo la sostanza essiccante (disposta in un letto verticale) ciclicamente con aria e di processo (quella da cui estrarre vapore) e di rigenerazione (a cui il materiale rilascia il vapore adsorbito in precedenza per essere riportato nelle condizioni iniziali). Successivamente si mostreranno i risultati di un’analisi parametrica mediante modello numerico, dopo averne valutato la sua validità e correttezza, svolta per definire l’intervallo ottimale delle principali grandezze che influenzano le prestazioni: lunghezza del letto di materiale, tempo di commutazione da un regime all’altro, velocità dell’aria investente il letto.