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.
