Progettazione e realizzazione di un banco prova per refrigeratori ad adsorbimento

Purpose of this thesis is the design and construction of a test rig for the study of thermally driven cycles and, in particular, adsorption chiller. The adsorption technology uses low temperature heat sources and requires a modest contribution of electricity, therefore it is very promising in the area of waste heat recovery from industrial processes and in cogeneration plants. Purpose of the test facility is to deepen the knowledge about this technology in collaboration with a manufacturing company of adsorption chillers. Among the activities that will be carried out worth mentioning are the investigation of the operation of components in vacuum conditions (vacuum valves and circulation pumps), test different adsorbent material and manufacturing processes. Of particular interest is the possibility to test the materials on a scale close to real applications rather than on small samples. With the aim of dimensioning the test bench, a simulation was initially carried out to obtain the heat duty profiles at the heat exchangers, allowing the proper sizing of the hydraulic circuits of the test facility. A functional scheme has been created for the functioning of the adsorption machine and of the three hydraulic circuits that feed it, then a 3D layout of the plant has been designed to check its dimensions. The system has been built by an external company on the basis of the provided specifications. The data acquisition system was created with the measurement sensors and the modules mounted on the compactRIO and a graphic interface was created with all the components through the Labview software that allows the test rig to be put into operation. The flowmeters that detect the circulating flow in each hydraulic circuit have been tested and calibrated, pressure transducers and thermistors have been prepared along the system to detect the temperatures at the inlet and outlet of the heat exchangers.

Scopo di questa tesi è la progettazione e la costruzione di un banco prova per lo studio di cicli ad adsorbimento e, in particolare, un refrigeratore ad adsorbimento. La tecnologia ad adsorbimento utilizza fonti di calore a bassa temperatura e richiede un modesto contributo di energia elettrica, quindi è molto promettente nell'ambito del recupero di calore residuo dai processi industriali e negli impianti di cogenerazione. Scopo del banco prova è approfondire la conoscenza di questa tecnologia in collaborazione con una società produttrice di refrigeratori ad adsorbimento. Tra le attività che verranno svolte degne di nota vi sono: studiare il funzionamento dei componenti in condizioni di vuoto (valvole per vuoto e pompe di circolazione), analizzare diversi materiali adsorbenti e realizzare il banco prova. Di particolare interesse è la possibilità di testare i materiali su una scala prossima ad applicazioni reali piuttosto che su piccoli campioni. Con lo scopo di dimensionare il banco di prova, inizialmente è stata effettuata una simulazione per ottenere i profili di scambio termico degli scambiatori di calore, consentendo il corretto dimensionamento dei circuiti idraulici della struttura di prova. È stato creato uno schema funzionale per il funzionamento della macchina ad adsorbimento e dei tre circuiti idraulici che la alimentano, quindi è stato progettato un layout 3D dell'impianto per verificarne le dimensioni. Il sistema è stato realizzato da una società esterna sulla base delle specifiche fornite. Il sistema di acquisizione dati è stato creato con i sensori di misurazione e con i moduli montati sul compactRIO ed è stata creata un'interfaccia grafica con tutti i componenti attraverso il software Labview che consente di mettere in funzione il banco prova. I misuratori di portata che rilevano il flusso circolante in ciascun circuito idraulico sono stati testati e calibrati, i trasduttori di pressione e le termoresistenze sono stati preparati lungo il sistema per rilevare le temperature all'ingresso e all'uscita degli scambiatori di calore.