Misure sperimentali su un sistema microcogenerativo basato su motore Stirling al variare delle condizioni del fluido di lavoro

This Thesis focuses on activities carried out at the Laboratory of Micro Cogeneration (LMC) of the Polytechnic of Milan. The main purpose has been to perform the tests on a Stirling cogeneration unit (WhisperGen EU1) changing working fluid pressure (nitrogen) and compare the experimental results with the numerical model of the Stirling engine developed at the laboratory. Furthermore, a numerical model has been developed for the calculation of the thermodynamic properties of the water and of the main compounds of the air and commonly used gas fuel. The model is able to treat both the individual species, that a mixture consisting of these (single-phase or two-phase gaseous state with the presence of liquid water). Experimental results are in agreement with the numerical model for Stilring engine, and the numerical model for thermodynamic properties has allowed a reduction of the energy balance error. Furthermore has been developed a procedure for the charge / discharge of working fluid inside the Stirling engine.

La presente Tesi di Laurea verte sull’attività svolta presso il Laboratorio di Micro Cogenerazione (LMC) del Politecnico di Milano. Lo scopo principale è stato quello di eseguire delle prove su di una unità Stirling cogenerativa (WhisperGen EU1) al variare delle condizione di pressione del fluido di lavoro (azoto) e confrontare i risultati sperimentali con il modello numerico del motore Stirling elaborato. Inoltre è stato sviluppato un modello numerico per il calcolo delle proprietà termodinamiche dell’acqua e dei principali composti dell’aria e dei combustibili in fase gassosa comunemente utilizzati. Il modello è in grado di trattare sia le singole specie, che una miscela costituita da esse (monofase allo stato gassoso o bifase con presenza di acqua liquida). I risultati sperimentali concordano con le previsioni del modello numerico dello Stirling, e l’utilizzo del modello numerico per le proprietà termodinamiche a portato ad una riduzione sull’errore della chiusura dei bilanci. È stata inoltre sviluppata una procedura interna per le operazione di carica / scarica del fluido di lavoro all’interno dell’unità Stirling.