"Caratterizzazione sperimentale di un dispositivo multistadio di raffrescamento passivo." = "Experimental characterization of a passive multistage cooling device."

I rapporti degli ultimi anni delle agenzie internazionali evidenziano la sempre più crescente importanza della questione ambientale; le emissioni mondiali di CO2 non hanno ancora subito il calo previsto per il 2030 ed esse sono imputabili in larga parte al settore energetico. In risposta a questa tendenza, i Paesi appartenenti alle organizzazioni internazionali quali ONU, NATO, UE, aumentano il proprio impegno nella ricerca e nella promozione di tecnologie sostenibili in grado di sfruttare le potenzialità delle energie rinnovabili e limitare quindi l’inquinamento derivante dall’approvvigionamento energetico. Il dispositivo oggetto del lavoro rientra nell’ambito delle tecnologie sostenibili in quanto si propone di svolgere una funzione analoga a quella di una pompa di calore rispetto alla quale possiede i vantaggi di non necessitare di energia elettrica e di non produrre emissioni. Esso è un dispositivo modulare costituito da vari stadi disposti in serie il cui principio di funzionamento è basato sul fenomeno del trasporto di massa attraverso un mezzo poroso: ogni stadio è in grado di produrre un salto termico grazie al flusso di massa che si instaura attraverso una membrana semipermeabile. La forza trainante del dispositivo è il gradiente di concentrazione tra gli strati di acqua distillata e di soluzione salina separati dalla membrana stessa. L’obiettivo di questa tesi è stato quello di caratterizzare il dispositivo tramite la proposta e l’analisi di diverse configurazioni ideate per simulare le sue condizioni di funzionamento, le cui principali sono: potenza minima, in cui si raggiunge il massimo gradiente di temperatura, potenza massima, corrispondente ad un delta temperatura minimo o nullo, potenza intermedia, condizione compresa tra le prime due. I test svolti evidenziano come il dispositivo raggiunga un massimo salto termico di circa 3,3 il quale permette di estrarre fino a una potenza di 140 W/m2. Nella seconda parte del lavoro viene effettuato un nuovo confronto sul funzionamento del dispositivo con due diversi tipi di soluzione: in particolare diverse diluizioni di NaCl e CaCl2 in acqua. A causa delle proprietà fisico-chimiche dei due Sali, quali il numero di ioni prodotti per dissociazione in acqua e le caratteristiche di solubilità, si prevedono delle differenze significative nelle prestazioni del dispositivo. In accordo con le previsioni teoriche, i risultati ottenuti a parità di concentrazione molare dei due Sali dimostrano come il funzionamento con una soluzione acquosa di CaCl2 sia effettivamente migliore in termini di potenza estraibile la quale raggiunge i 160 W/m2. Questo è tanto più evidente quanto più il dispositivo opera a concentrazioni elevate. L’analisi svolta permette di affermare le potenzialità di una tecnologia innovativa e sostenibile che ha la possibilità di adattarsi alle richieste di tipo impiantistico ed economico grazie al fatto di essere modulare e di poter utilizzare diverse tipologie di fluidi; allo stesso tempo è emersa l’importanza e la necessità di effettuare ulteriori sviluppi progettuali di tipo ingegneristico al fine di migliorare le prestazioni e la tecnologia stessa.