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Alessandro Paglianti

Professore ordinario

Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali

Settore scientifico disciplinare: ING-IND/25 IMPIANTI CHIMICI

Temi di ricerca

Parole chiave: Miscelazione Separazione Inerziale Assorbimento

Nel seguito viene data la descrizione delle tre linee di ricerca principali Analisi e modellazione di reattori agitati meccanicamente L'attività in tale settore è svolta in collaborazione con il Centre for Biochemical Engineering alla School of Chemical Engineering dell'Università di Birmingham (GB), con il King's College di Londra (GB) e con Institute of Chemical Technology, Prague. L' attività puo' essere suddivisa in a) Studio e modellazione di reattori solido/liquido; b) Studio e modellazione di reattori gas/liquido. c) Studio e modellazione di reattori monofase Analisi e modellazione di colonne di assorbimento L'attività in tale settore è svolta in collaborazione con Process & Energy Laboratory dell'Università di Delft Analisi e modellazione di separatori inerziali L'attività in tale settore è svolta in collaborazione con Costacurta S.p.A: Vico azienda leader nella progettazione e realizzazione di separatori per l'industria di Processo.

1) Analisi e modellazione di reattori agitati meccanicamente Studio e modellazione di reattori monofase. Lo scopo di questa attività è l'identificazione dei complessi fenomeni che avvengono all'interno di reattori agitati operanti con miscele monofase al fine di indicare le linee guida per una corretta progettazione. Particolare attenzione è dedicata allo studio della turbolenza e alla identificazione delle Macroinstabilità che si instaurano all'interno di questo tipo di reattori. Lo studio della turbolenza è effettuato utilizzando una PIV e analizzando sia giranti di tipo Rushton che giranti di geometria complessa utilizzate nell'industria alimentare e farmaceutica. L'analisi sulle Macroinstabilità (MI), che originano improvvise variazioni del campo di moto all'interno dei reattori, è condotta in quanto l'insorgere di queste possono avere effetti catastrofici sulle componenti meccaniche del reattore. Oltre alla identificazione delle MI utilizzando strumentazione da laboratorio è stata ideata e realizzata una procedura che permette la valutazione della frequenza delle MI utilizzando strumentazione industriale. Studio e modellazione di reattori solido/liquido. Lo scopo di questa attività è di identificare criteri che permettano una corretta progettazione dei reattori solido/liquido operanti con elevata concentrazione della fase solida. Negli ultimi anni una sempre maggiore attenzione è stata dedicata allo studio dei reattori operanti in queste condizioni perche', come alcuni studi hanno evidenziato, non è sufficiente garantire la completa sospensione della fase solida per assicurare il corretto funzionamento dell'apparecchiatura. Esistono, infatti, diversi regimi di flusso e puo' accadere che il solido sia completamente sospeso ma non uniformemente distribuito all'interno del reattore. In questi casi, non solo il reattore opera in condizioni di distribuzione non omogenee per la fase solida, ma si ha anche un brusco aumento del tempo necessario per il miscelamento degli eventuali reagenti presenti nella fase liquida. Studio e modellazione di reattori gas/liquido. Uno degli obiettivi della ricerca è l'identificazione delle condizioni operative a cui avviene il cambiamento di regime fra le condizioni di loading e di flooding di reattori agitati. L'analisi sperimentale dei reattori in oggetto, ha permesso sin qui di sviluppare un modello semiempirico per la stima l'hold-up di gas all'interno di queste apparecchiature. Il modello suddetto, basato su considerazioni meccanicistiche, permette di prevedere come variazioni delle proprietà fisiche delle due fasi influenzino l'hold-up di gas all'interno dei reattori agitati e quindi la potenza effettivamente consumata e le condizioni di ingolfamento della girante. 2) Analisi e modellazione di colonne di assorbimento. Nell'ambito di tale attivita' sono affrontati i problemi legati al dimensionamento di colonne di assorbimento operanti con riempimenti di tipo strutturato. Questo tipo di riempimenti sono caratterizzati da una elevata superficie specifica (250-500 m2/m3) e da basse perdite di carico. Fino ad oggi, nonostante la loro diffusa utilizzazione nell'industria chimica, modelli per la stima della superficie effettivamente bagnata dalla fase liquida e per la valutazione dei coefficienti di scambio erano patrimonio esclusivo delle ditte costruttrici. L'attività svolta è quindi finalizzata alla identificazione di semplici modelli di calcolo che, basati sui nuovi dati sperimentali, permettano la stima di tutti i parametri necessari per un corretto dimensionamento. 3) Analisi e modellazione di separatori inerziali. Nell'ambito di questo filone di ricerca sono affrontati i problemi di dimensionamento di separatori inerziali gas/liquido. L'esigenza di effettuare nuove analisi sperimentali è dovuta al fatto che il dimensionamento, ad oggi, viene effettuato utilizzando dati sperimentali ottenuti negli anni 60, e quindi con tecniche di analisi la cui precisione risulta decisamente inferiore a quella oggi ottenibile. Le apparecchiature analizzate sono i separatori lamellari, i separatori tipo wire-mesh ed i cicloni a flusso assiale. In tutti i casi la separazione della fase liquida risulta di tipo inerziale; nei primi avviene per effetto del fatto che la fase gassosa è costretta a compiere un cammino a zigzag, nei secondi è costretta ad attraversare un letto pieno di un gran numero di fili di piccolo diametro, per gli ultimi viene sfruttata la forza centrifuga. Per le tre categorie di separatori sono messe a punto e sottoposte a verifica sperimentale metodologie di calcolo che permettono di predire con buona precisione sia l'efficienza di separazione che le condizioni di esercizio critiche di queste apparecchiature.

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