Descrizione
Il laboratorio di proprietà dei fluidi si occupa dello studio delle proprietà termofisiche dei fluidi, realizzando innovative attività di ricerca sia sperimentali che teoriche. In particolare, vengono misurate le proprietà termodinamiche PvT (pressione, volume, temperatura) di fluidi refrigeranti a basso impatto ambientale (GWP, Global Warming Potential), sia puri che in miscela.
Attualmente, la ricerca è incentrata sullo di studio di idrofluoroolefine (HFO, Hydrofluoroolefins), fluidi refrigeranti di nuova generazione che, grazie a buone prestazioni termodinamiche e al loro GWP molto contenuto, rappresentano lo step evolutivo degli idroflurocarburi (HFC, Hydrofluorocarbons).
Fig. 1 Apparati sperimentali
Attrezzatura
Nel laboratorio vengono realizzate misure sperimentali mediante due tipologie di apparati sperimentali:
· Un apparato di tipo isocorico che permette di misurare le proprietà termodinamiche che definiscono lo stato fisico sia di fluidi puri (PVT) che di miscele di fluidi (PVTx) nell’intervallo di temperatura compreso tra -50 °C e 110 °C. I fluidi possono essere studiati sia nella regione bifasica che nelle regione del vapore surriscaldato.
Fig. 2 Schema impiantistico dell’apparato isocorico
Fig. 3 Dati sperimentali P-T di un fluido puro nella regione bifasica e nella regione del vapore surriscaldato
· Un apparato di tipo Burnett che permette di valutare le proprietà termofisiche fino a +120 °C nella regione del vapore surriscaldato, realizzando delle trasformazioni isoterme.
Attività
Le attività di ricerca svolte sono orientate allo studio, sia sperimentale che teorico, delle proprietà termofisiche dei fluidi.
L’attività sperimentale è finalizzata alla misurazione delle proprietà termodinamiche dei fluidi refrigeranti a basso impatto ambientale, sia puri che in miscela, mediante appositi apparati sperimentali.
Lo ricerca di fluidi refrigeranti alternativi, caratterizzati da un basso contributo all’effetto serra, è incentivata da accordi internazionali (il protocollo di Kyoto e l’accordo di Kigali) e da normative (il Regolamento Europeo F-Gas n° 517/2014) che impongono la riduzione dell’emissione di gas serra.
Nello specifico, le proprietà sono misurate attraverso due tipologie di apparati sperimentali. Un apparato sperimentale di tipo isocorico permette di misurare le proprietà PvT dei fluidi e le proprietà PvTx delle miscele lungo una curva isocorica, sia nella regione bifasica che nella regione di vapore surriscaldato. La procedura di misura consiste nel caricare in modo accurato il campione di fluido nella sfera di misura a volume costante, termostata attraverso un bagno termostatico, e nel rilevare le proprietà per mezzo di appositi sensori.
Un apparato sperimentale di tipo Burnett, invece, permette di misurare, in modo rapido e accurato, le proprietà PvT dei fluidi puri e PvTx delle miscele lungo una curva isoterma nella regione del vapore surriscaldato.
Fig. 4 Cella di misura dell’apparato isocorico
Fig. 5 Dettaglio (bagno termostatico caldo) dell’apparato isocorico
Fig. 6 Interfaccia del software di acquisizione
Attualmente, nel nostro laboratorio sono misurate le proprietà PvT delle idrofluoroolefine (HFO) e le proprietà PvTx delle miscele che le contengono. Questi fluidi sono caratterizzati da un basso potenziale di riscaldamento globale (GWP) e un breve tempo di vita in atmosfera. In particolare, gli HFO riscontrano notevole interesse nel campo della refrigerazione perché sembrano garantire un buon compromesso tra adeguate proprietà termodinamiche e proprietà ambientali, risultando potenziali sostituti dei refrigeranti tradizionali.
L’attività di ricerca teorica è finalizzata alla definizione di modelli matematici innovativi e affidabili per predire le più significative proprietà termofisiche dei fluidi. Nella fattispecie, vengono proposte nuove equazioni empiriche e semi-empiriche per predire:
· la tensione superficiale;
· la conducibilità termica;
· la viscosità dinamica;
· i coefficienti dell’equazione di stato del viriale.
Le equazioni sono definite utilizzando la teoria degli stati corrispondenti, la teoria dei contributi di gruppo e le reti neurali artificiali. Particolare attenzione viene rivolta al calcolo delle proprietà termodinamiche e di trasporto dei fluidi refrigeranti alternativi.
Responsabile
Prof. Giovanni Di Nicola – Tel: +39 071 2204277 – g.dinicola@univpm.it