Sviluppo di uno scambiatore di calore per banco prova da realizzarsi in additive manufacturing

Bellea, Josef (2021) Sviluppo di uno scambiatore di calore per banco prova da realizzarsi in additive manufacturing. Bachelor thesis, Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana.

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Abstract

Uno scambiatore di calore è un dispositivo atto al trasferimento di energia termica tra due o più fluidi a differenti temperature. Esso viene impiegato in molteplici contesti, spaziando dal settore aerospaziale alla sfera domestica. Essendo esso un componente utilizzato in svariati campi, è nata la necessità di evolverne le caratteristiche, al fine di poterlo adattare allo scenario di riferimento. Le odierne possibilità di ricorrere ad un processo di produzione di tipo additivo consentono di ottenere strutture con innumerevoli vantaggi, distaccandosi dai vincoli progettuali imposti dalle tecniche di fabbricazioni tradizionali e permettendo di sviluppare geometrie complesse, prestanti, ottimizzate e dal design innovativo e su misura. Il lavoro di tesi mira allo sviluppo di una variante sostitutiva dello scambiatore di calore a tubi e mantello utilizzato nel laboratorio TFD, situato nelle sede universitaria SUPSI. A tal fine è stato sviluppato un prodotto dal design originale, in grado di rispettare le esigenze imposte dell’unità di servizio a disposizione e realizzato con tecnologie additive che mantenga le medesime prestazioni o al più le incrementi. Al fine di estrapolare i valori di interesse fluido termodinamico, vengono analizzate, valutate e caratterizzate svariate tipologie di celle periodiche. Esse hanno la particolarità di poter essere applicate nel nucleo dello scambiatore, offrendo ampie superfici di scambio a parità di volume occupato e masse ridotte. Il focus del lavoro è la creazione di un workflow idoneo allo studio prestazionale delle singole celle che permetta un’interazione efficace tra i software, rendendo possibile la creazione di una griglia di discretizzazione che rispetti i criteri necessari per garantire la qualità delle analisi CFD. Mediante le analisi di termo-fluidodinamica computazionale vengono valutati il comportamento dello scambiatore in diverse condizioni operative, l’efficacia del design e l’influenza di vari fattori di progettazione. Le simulazioni permettono inoltre di effettuare delle ottimizzazioni localizzate all’interno della geometria, comportando nel complesso un aumento delle prestazioni dell’intero sistema. Infine, viene proposta una strategia di stampa sulla base del design e degli studi effettuati.

Item Type: Thesis (Bachelor)
Corso: UNSPECIFIED
Supervisors: Roncolato, Jonathan and Cornolti, Luca
Subjects: Meccanica
Divisions: Dipartimento tecnologie innovative > Ingegneria meccanica
URI: http://tesi.supsi.ch/id/eprint/4110

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