CFD MODELLING OF THE PNEUMATIC CONVEYING OF NON-CONVENTIONAL SOLIDS

La tesi che segue documenta il lavoro svolto nel corso di uno stage di sei mesi presso l'IFP Energies Nouvelles presso la struttura Solaize e ha lo scopo di indagare, grazie agli strumenti CFD, alcune caratteristiche dei sistemi di trasporto pneumatico. Questa tecnologia comporta il trasporto di un solido con una fase gassosa, normalmente aria, a velocità superficiali del gas elevate, e trova applicazioni in molti contesti, come l'industria farmaceutica, alimentare e chimica; tale trasporto viene applicato per una vasta gamma di solidi, diversi per forma, caratteristiche morfologiche e proprietà granulari. Un modo possibile di classificare questa operazione considera la velocità superficiale del gas e la concentrazione della fase solida, identificando due possibili regimi: in fase densa ed in fase diluita. Il trasporto pneumatico in fase diluita è caratterizzato da elevate velocità superficiali del gas, e basse concentrazioni di solido. Inoltre, solo un tipo di flusso granulare è possibile, rendendo la modellazione semplice. Tuttavia, operare in questo regime è economicamente sfavorevole, poiché la quantità di prodotto trasportato per unità di portata volumica del gas è bassa. Il trasporto pneumatico in fase densa è caratterizzato da una minore velocità superficiale del gas, e concentrazioni di solido più elevate. Dal punto di vista economico è quindi molto vantaggioso, ma i flussi granulari possibili in questo regime sono numerosi, e molti di essi sono instabili, la modellazione risulta quindi molto complessa. La prima fase del lavoro è consistita in una ricerca bibliografica per selezionare un articolo in cui fossero effettuati esperimenti di trasporto pneumatico, e in cui fossero determinati almeno due diverse grandezze macroscopiche; l’articolo selezionato descrive il trasporto pneumatico di particelle di polietilene di classe D in fase diluita. In seguito, sono state effettuate simulazioni approccio Eulero-Eulero, Eulero-Lagrangiano e MP-PIC, impostando le simulazioni in modo analogo a quanto descritto nell’articolo, impiegando i software commerciali Ansys Fluent e BarracudaVR per confrontare i risultati delle simulazioni a quelle descritte nell’articolo sperimentale. Per ogni approccio simulato, ulteriori risultati circa la velocità delle particelle e le cadute di pressione in tratti specifici della pipeline sono stati ottenuti e confrontati con le correlazioni ricavate da articoli presenti in letteratura, per verificare ulteriormente la coerenza dei risultati.