Ottimizzazione di un motore Stirling integrato con un sistema di gassificazione di biomassa

Goal of the present work is to experimentally characterize the prototype of a small Stirling engine. The motor is powered by gas resulting from the gasification process of biomass. This objective is not fully achieved for problems of technological character mainly described below. The main results achieved in terms of experimental characterization of the Stirling engine concern the internal pressure of the working fluid and its rotational speed. Furthermore, through an energy balance the main energy losses are highlighted, in order to direct future modifications of the prototype. This study is carried out using natural gas as fuel supply. This is due to the fact that the gas produced through the gasifier is difficult to caracterize from the point of view of the heating value and the volumetric flow. The gasifier is also characterized from the point of view of the internal temperatures, evaluating the influence of the latter on the temperature of the flame and its operation stability. The experimental gasification system has some filters to clean the gas produced. The experimental evaluation of these filters in term of efficiency is also carried out.

Il presente lavoro di tesi si prefigge l’obiettivo di caratterizzare sperimentalmente un prototipo di motore Stirling di piccola taglia alimentato con gas prodotto attraverso la gassificazione di biomassa. Questo obiettivo non viene completamente raggiunto per problemi di carattere principalmente tecnologico descritti nel seguito. I principali obiettivi raggiunti riguardano la caratterizzazione sperimentale del motore Stirling dal punto di vista della pressione interna del fluido di lavoro e del suo regime di rotazione. Inoltre attraverso un bilancio energetico sono evidenziate le principali perdite energetiche, in modo da indirizzare le future modifiche del prototipo. Questa caratterizzazione è effettuata utilizzando gas naturale come combustibile di alimentazione, in quanto il gas prodotto attraverso il gassificatore risulta di difficile caratterizzazione dal punto di vista del potere calorifico e della portata. Il gassificatore viene caratterizzato dal punto di vista delle temperature interne, valutando l’influenza di queste ultime sulla temperatura di fiamma e la sua stabilità di funzionamento. Inoltre viene valutata sperimentalmente l’effettiva efficacia dei filtri per la pulizia del gas prodotto, presenti nel sistema di gassificazione sperimentale.