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Fluidodinamica applicata e miscelazione

Parole chiave: miscelazione, flusso multifase, tecniche ottiche, fluidodinamica computazionale, separazione inerziale.

Il gruppo di ricerca di Fluidodinamica Applicata e Miscelazione ha come obiettivo l’analisi di apparecchiature utilizzate nell’industria chimica e di processo. Particolare attenzione è, ed è stata, dedicata allo studio dei problemi legati alla miscelazione in apparecchiature agitate mecca-nicamente. Negli ultimi anni l’analisi è stata estesa allo studio di altre apparecchiature quali letti fluidi, miscelatori statici, moduli per la separazione a membrana, filtripressa e separatori inerziali per la separazione gas-liquido.

L’attività di ricerca è stata equamente suddivisa fra lo sviluppo e l’applicazione di tecniche innovative sia sperimentali che numeriche, applicate allo studio di apparecchiature operanti in regime monofase e multifase. Ambedue le tipologie di analisi sono state utilizzate per consentire lo sviluppo di modelli matematici e/o fenomenologici che possano permettere di progettare e ottimizzare le apparecchiature oggetto degli studi.

Il gruppo di ricerca è inserito sia in una rete di collaborazioni internazionali che in una rete di collaborazione con importanti realtà produttive del paese.

Il laboratorio sperimentale del gruppo di ricerca è dotato di sistemi di misura che consentono la completa caratterizzazione fluidodinamica delle apparecchiature. In particolare sono disponibili due sistemi per la velocimetria a immagini di particelle (2D-PIV e Stereo-PIV), che possono essere utilizzate sia in configurazione stereoscopica, per la determinazione delle tre componenti del vettore di velocità, che per la caratterizzazione del processo di miscelazione (tecnica PLIF). Uno dei due sistemi è stato sviluppato per effettuare misure anche nel caso di flussi multifase, consentendo l’acquisizione contemporanea dei vettori velocità delle due fasi e per la determinazione della distribuzione dimensionale della fase dispersa. Per applicazioni con mezzi opachi, o ad alta concetrazione della fase dispersa, il laboratorio è dotato di un Tomografo a Resistenza Elettrica (ERT).

L’attività di modellazione è condotta con l’impiego e l’implementazione di codici CFD commerciali, che vengono sempre sottoposti a verifica grazie all’attività sperimentale svolta in parallelo.

Principali pubblicazioni

Montante G., Paglianti A., Magelli F. (2012). Analysis of dilute solid-liquid suspensions in turbulent stirred tanks. Chemical Engineering Research and Design 90, 1448-1456.

Montante G., Laurenzi F., Paglianti A., Magelli F. (2011). A study on some effects of a drag-reducing agent on the performance of a stirred vessel. Chemical Engineering Research and Design 89, 2262-2267.

Coroneo M., Montante G., Paglianti A., Magelli F. (2011). CFD prediction of fluid flow and mixing in stirred tanks: Numerical issues about the RANS simulations. Computers and Chemical En-gineering 35, 1959-1968.

Coroneo M., Mazzei L., Lettieri P., Paglianti A., Montante G. (2011). CFD prediction of segregating fluidized bidisperse mixtures of particles differing in size and density in gas-solid fluidized beds. Chemical Engineering Science 66, 2317-27.

Coroneo M., Montante G., Paglianti A. (2010). Numerical and experimental fluid-dynamic analysis to improve the mass transfer performances of Pd-Ag membrane modules for hydrogen purification. Industrial and Engineering Chemistry Research 49, 9300-9309.

Montante G., Laurenzi F., Paglianti A., Magelli F. (2010). Two-phase flow and bubble size distribution in air-sparged and surface-aerated ves-sels stirred by a dual impeller. Industrial and Engi-neering Chemistry Research 49, 2613-2623.

Frascari D., Zuccaro M., Paglianti A., Pinelli D. (2009). Optimization of mechanical agitation and evaluation of the mass-transfer resistance in the oil transesterification reaction for biodiesel production. Industrial & Engineering Chemistry Research 48, 7540-7549.

Coroneo M., Montante G., Catalano J., Paglianti A. (2008). Modelling the effect of operating conditions on hydrodynamics and mass transfer in a Pd-Ag membrane module for H2 purification. Journal of Membrane Science 343, 34-41.

Frascari D., Zuccaro M., Pinelli D., Paglianti A. (2008). A pilot-scale study of alkali-catalysed sunflower oil transesterification with static mixing and with mechanical agitation. Energy & Fuels 22, 1493–1501.

Laurenzi F., Coroneo M., Montante G., Paglianti A., Magelli F. (2009). Experimental and computational analysis of immiscible liquid-liquid dispersions in stirred vessels. Chemical Engineering Research and Design 87, 507-514.

Coroneo M., Montante G., Giacinti Baschetti M., Paglianti A. (2009). CFD modelling of inorganic membrane modules for gas mixture separation. Chemical Engineering Science 64, 1085-1094.

Progetti di ricerca correlati

PRIN 2006: Studio della fluidodinamica di reattori agitati meccanicamente e di reattori tubolari per la produzione di nanoparticelle o microparticelle.

PRIITT 2008 (Regione Emilia Romagna): Analisi sul comportamento fluidodinamica di miscele bifase all’interno di filtri pressa.

Progetto EU FP6-2004-ID 019829: BIOCARD (Global Process to Improve Cynara cardunculus Exploitation for Energy Applications).

Progetto BIOHYDRO (Produzione combinata di idrogeno e metano da scarti agro-zootecnici tramite processi biologici) (2009-2013), finanziato dal Ministero delle Politiche Agricole, Alimentari e Forestali (MIPAAF).

Progetti industriali vari: A2B-Sviluppo di un processo per il recupero di olio esausto (2011), Comart-Studio fluidodinamico di uno slug catcher e del processo cold finger (2009), Costacurta-Analisi fluidodinamica di un separatore inerziale (2008), Pittaluga-Studio teorico sperimentale del comportamento fluidodinamico di un miscelatore statico (2008), Saddam Engineering-Pretrattamento e digestione anaerobica delle vinacce stabilizzate (2012).