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Questa ricerca esamina i tweet delle candidate alle Elezioni Europee 2014 per i principali partiti in Francia e in Italia: un corpus di 25.354 tweet prodotti da tutte le donne presenti nelle liste di sei partiti. Nelle campagne elettorali "ibride" (Chadwick), la televisione è un tema sempre più presente nei messaggi dei politici diffusi sui social media: Quanto e in che modo le candidate parlano di tv su Twitter? Come la tv diventa un'occasione per autorappresentarsi e per trattare temi di genere? Quali diversità culturali emergono?

L'articolo riporta i dati di una ricerca sulla comunicazione politica via Twitter delle deputate europee in Francia e in Italia. L'obiettivo è analizzare la rappresentazione che le deputate offrono di sé in quanto donne e in quanto elette. Si intende inoltre comprendere il ruolo delle differenze culturali e l'influenza delle istituzioni sulla politica al femminile. Per questo motivo viene tracciato un bilancio dell'attività su Twitter sia in campagna elettorale, sia durante il mandato di parlamentari europee: il corpus è composto da tutti i tweet di 46 deputate francesi e italiane in occasione della campagna per le elezioni Europee 2014 e poi durante un mese (febbraio 2016) di mandato europeo.

This research aims at deepening the knowledge of the hydrodynamics developing within some specific mixing system configurations. In particular, a standard geometry stirred vessel, an unbaffled stirred vessel of unconventional geometry and a shaken bioreactor are studied. Optical techniques (LDA, PIV) are employed in order to obtain detailed information on the mean and turbulent characteristics of the flow developing within the different lab-scale reactors, while subsequent data analysis addresses the comprehension of the principal macro and micro phenomena occurring in the flow. When studying the standard geometry stirred reactor, the evolution of trailing vortices on the wake of a PBT turbine is investigated for the first time under laminar regime. A three-dimensional characterization of the vortical structures is carried out in terms of vorticity levels and locus. The second case study regards an unbaffled stirred tank of low liquid height-to-tank diameter ratio. Due to the unconventional geometry of the system, peculiar interactions arise between the strong tangential motion of the flow, the impeller discharge stream and the flow free surface. Big efforts are devoted to the characterization of this phenomenon which strongly influences the flow, and a mathematical model able to predict it is sought for. In the last part of this research, the operation of shaken bioreactors is explored. Particularly, the suspension dynamics occurring in the presence of solids within a flat-bottomed cylindrical system are investigated, and the associated two-phase flow is assessed by means of 2D-PIV. Also, the influence of a conical bottom on the single-phase flow is examined. A comparative study of the different bioreactors typologies allowed to identify interesting affinities never detected before in the fluid dynamic behaviour of unbaffled stirred tanks and shaken bioreactors, revealing that these two types of reactors can induce very similar flows, although being technologically

The research is aimed at contributing to the identification of reliable fully predictive Computational Fluid Dynamics (CFD) methods for the numerical simulation of equipment typically adopted in the chemical and process industries. The apparatuses selected for the investigation, specifically membrane modules, stirred vessels and fluidized beds, were characterized by a different and often complex fluid dynamic behaviour and in some cases the momentum transfer phenomena were coupled with mass transfer or multiphase interactions. Firs of all, a novel modelling approach based on CFD for the prediction of the gas separation process in membrane modules for hydrogen purification is developed. The reliability of the gas velocity field calculated numerically is assessed by comparison of the predictions with experimental velocity data collected by Particle Image Velocimetry, while the applicability of the model to properly predict the separation process under a wide range of operating conditions is assessed through a strict comparison with permeation experimental data. Then, the effect of numerical issues on the RANS-based predictions of single phase stirred tanks is analysed. The homogenisation process of a scalar tracer is also investigated and simulation results are compared to original passive tracer homogenisation curves determined with Planar Laser Induced Fluorescence. The capability of a CFD approach based on the solution of RANS equations is also investigated for describing the fluid dynamic characteristics of the dispersion of organics in water. Finally, an Eulerian-Eulerian fluid-dynamic model is used to simulate mono-disperse suspensions of Geldart A Group particles fluidized by a Newtonian incompressible fluid as well as binary segregating fluidized beds of particles differing in size and density. The results obtained under a number of different operating conditions are compared with literature experimental data and the effect of numerical uncertainties on axial

The phylogenetic relationships of two cavefish, Phreatichthys andruzzii and Garra barreimiae, belonging to the family Cyprinidae, were investigated by sequencing the mitochondrial cytochrome b gene. These cavefish species are native to Somalia (eastern Africa) and Oman (southeastern Arabian peninsula), respectively, and so far no molecular support to their taxonomy and phylogenetic position was ever provided. The analysis of cytochrome b sequences showed that the species are monophyletic taxa, closely related to each other and to other species of the genus Garra. Molecular clock calculations allowed to date the origin of these hypogaean species back to the Plio-Pleistocene and support the hypothesis that African cyprinids originated from Miocenic immigrations of Asian ancestors.

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La tematica della decarbonizzazione è uno degli argomenti più trattati e più discussi nella nostra società. Il processo di decarbonizzazione oggi deve essere attuato in modo diverso nei vari settori energetici e soprattutto bisogna rendersi conto che la possibilità di raggiungere la decarbonizzazione totale richiede tempo e che il passaggio alle rinnovabili senza l’utilizzo del nucleare non riesce a saturare il fabbisogno energetico conseguentemente al costante aumento della qualità di vita degli individui che comporta una necessità maggiore di elettricità. Gli impianti convenzionali sono necessari per riuscire a coprire tale fabbisogno energetico, quindi l’aumento di efficienza di queste unità operative è essenziale in questo processo ed è uno degli obiettivi che le industrie si pongono. Questo elaborato di tesi si soffermerà sullo studio dell’unità di Hydrotreating della Raffineria di Milazzo S.c.p.A. In termini di consumi energetici i processi richiedono quantità di vapore, combustibili e elettricità che sono considerati le maggiori sorgenti di emissioni di GHG. Si è simulata con Aspen HYSYS la colonna di distillazione dell’impianto di Hydrotreating, in quanto di essa è stato previsto un revamping. I piatti presenti in colonna sono poco efficienti e comportano problemi tra cui trascinamenti di liquido con il gas verso il piatto superiore. Questo fa ricircolare il liquido che ha già scambiato materia riducendo la forza motrice per lo scambio di materia gas-liquido (excessive entraintment). Il revamping prevede l’utilizzo di piatti più efficienti che garantiscono un design tale da ottenere un’elevata efficienza del piatto, così da poter usare una portata di riflusso in colonna minore per ottenere le specifiche di distillazione richieste e, quindi, scambiare una minore potenza termica nel reboiler di fondo colonna con conseguente riduzione delle emissioni.

L’azienda F.B. è un importante azienda che, tra i vari servizi svolti, realizza skid compressori, ovvero realizza impianti di compressione completi di tutte le componenti necessarie, come tubazioni, separatori, scambiatori di calore e centraline acqua e olio, ma non si occupa delle attività di progettazione. L’azienda ha maturato una grande esperienza nella realizzazione di package e vorrebbe intraprendere un nuovo percorso, ossia quello della progettazione e vendita di impianti completi standardizzati. Tenendo presente quest’obbiettivo, il presente lavoro di tesi è stato finalizzato al dimensionamento e alla selezione delle componenti di uno skid di compressione alternativa con l’ottica di poter definire uno standard per le applicazioni di maggior interesse, e per creare le condizioni per sviluppare un’offerta commerciale in maniera sistematica e in tempi rapidi. Si è inizialmente analizzato il processo che porta allo sviluppo di un’offerta commerciale, successivamente si sono analizzate le diverse tipologie di compressori per poter selezionare il più adatto e versatile per le applicazioni di interesse per l’azienda, ponendo anche attenzione sui materiali da utilizzare qualora ci fosse la presenza di sostanze corrosive nei gas trattati. Dopo aver scelto la tipologia di compressore, ovvero quello alternativo, si sono selezionate le altre apparecchiature fondamentali per il funzionamento dell’impianto: scambiatori di calore, con particolare attenzione a quelli a fascio tubiero; filtri separatori, in particolare wire-mesh demister e vane-pack demister; valvole di controllo e regolazione; valvole di rilascio; centralina acqua per il raffreddamento; centralina olio per la lubrificazione. Infine, il lavoro di tesi si è ultimato con l’applicazione del metodo ad una richiesta d’offerta di un cliente.

The purpose of this working thesis is to study and analyze in depth the sea water injection unit found upon an FPSO. In particular, attention is focused on the vacuum deaeration column used for the degasification of the seawater stream in two stages: the first, with a lower vacuum degree and the second with a higher vacuum degree. Moreover, this thesis studies the mass transfer operation, carrying out a profound dissertation of the mass transport phenomena, introducing the mass transfer equations and coefficients. This study has been developed because it is desired to size another stripping column inside a new process, which takes greater advantage of the mass transfer to remove oxygen from seawater. In the end, since there are chemical processes which produce H2S, this flue gas can’t be sent to the atmosphere so they are demolished and burnt inside an incinerator where SO2 is produced and then treated in a plant to arrive at pure S. The idea is to put in contact seawater and H2S in order to produce sulphate which are then treated in a specific plant for the abatement of sulphates. This would be an enormous economic advantage and it would simplify the process significantly.

The purpose of this working thesis is to study and analyze in depth the sea water injection unit found upon an FPSO. In particular, attention is focused on the vacuum deaeration column used for the degasification of the seawater stream in two stages: the first, with a lower vacuum degree and the second with a higher vacuum degree. Moreover, this thesis studies the mass transfer operation, carrying out a profound dissertation of the mass transport phenomena, introducing the mass transfer equations and coefficients. This study has been developed because it is desired to size another stripping column inside a new process, which takes greater advantage of the mass transfer to remove oxygen from seawater. In the end, since there are chemical processes which produce H2S, this flue gas can’t be sent to the atmosphere so they are demolished and burnt inside an incinerator where SO2 is produced and then treated in a plant to arrive at pure S. The idea is to put in contact seawater and H2S in order to produce sulphate which are then treated in a specific plant for the abatement of sulphates. This would be an enormous economic advantage and it would simplify the process significantly.

Il presente lavoro di tesi propone l’analisi e lo studio di un processo di miscelazione per un sistema solido-liquido, ad elevata concentrazione della fase solida, condotto all’interno di un reattore progettato nel laboratorio di fluidodinamica applicata alla miscelazione. Il primo passo è stato quello di identificare le relazioni di scale-down/scale-up rispetto ad un reattore utilizzato in un reale processo produttivo. L’obiettivo è stato quello di analizzare i fenomeni di miscelazione e quindi valutare, fissate le condizioni operative, il tempo necessario per garantire la perfetta omogeneizzazione dei componenti alimentati. Poiché durante il processo la conducibilità della miscela all’interno del reattore varia, a causa dell’aggiunta dei vari componenti, è stato proposto, con successo, di seguire l’evoluzione temporale dei fenomeni tramite l’uso di un tomografo a resistenza elettrica. Per sviluppare questa tesi sono state effettuate numerose prove sperimentali, variando sia la configurazione geometrica del reattore che le condizioni operative, al fine di riuscire ad ottimizzare il processo e a garantire un prodotto finale omogeneo nelle tempistiche di processo richieste dall’azienda. Il lavoro effettuato ha permesso di migliorare le condizioni operative identificando una nuova configurazione in grado di garantire il perfetto bagnamento della polvere, la perfetta omogeneizzazione dei prodotti alimentati nei tempi richiesti operando a velocità di rotazione delle giranti inferiori a quelle fino ad oggi utilizzate, permettendo di ridurre in modo significativo la potenza consumata durante l’operazione di miscelazione. Gli ottimi risultati ottenuti nel corso dell’attività hanno indotto l’azienda, non solo a modificare le condizioni operative del processo attualmente utilizzato ma anche ad analizzare un nuovo processo produttivo che verrà implementato negli impianti di produzione nei prossimi anni.

Il lavoro di tesi si è posto l'obiettivo di studiare il comportamento fluidodinamico di un reattore agitato meccanicamente, scale-down di un digestore anaerobico per la produzione di biogas, attraverso tecniche di diagnostica ottica. Le tecniche utilizzate sono state la Particle Image Velocimetry, PIV, e la Planar Laser Induced Fluorescence, PLIF. Le prove sono iniziate utilizzando acqua all’interno del reattore e sono proseguite utilizzando una soluzione di acqua e Carbometilcellulosa (CMC) a concentrazione di CMC progressivamente crescente per aumentare la viscosità apparente della soluzione non newtoniana con lo scopo di simulare il più realisticamente possibile la viscosità del contenuto reale del digestore. Tutte le diverse soluzioni sono state indagate per diverse velocità e diversi sensi di rotazione. Le prove di diagnostica ottica sono state progressivamente affiancate da prove al reometro di campioni di soluzione per il calcolo della viscosità apparente. La PIV ha fornito la misura del campo di moto di un piano, è stato scelto di analizzare un piano verticale. Il metodo di diagnostica ottica ho previsto l’utilizzo di quattro componenti: una sezione per il test otticamente trasparente contenente la soluzione inseminata con piccole particelle di tracciante (particelle di argento e vetro cavo) che seguono il flusso, una sorgente di illuminazione pulsata (laser), un dispositivo di registrazione (una telecamera digitale ad alta definizione) ed un software per la cross-correlazione delle immagini acquisite (DynamicStudio). La PLIF è stata implementata per lo studio del tempo caratteristico di miscelazione nel reattore. La strumentazione utilizzata è stata la stessa della PIV con un tracciante diverso a base di Rodhamina-6G. Lo studio ha riguardato il tempo necessario all’omogeneizzazione del tracciante mediante un’analisi del coefficiente di variazione, CoV, delle immagini acquisite.

Nell’industria chimica i processi di miscelazione hanno un impatto considerevole sulla maggior parte delle operazioni unitarie ed è, pertanto, di fondamentale importanza studiarne i meccanismi. Per tale motivo, durante questo lavoro di tesi sono stati investigati i regimi di miscelazione all’interno di reattori agitati meccanicamente, che contengono miscele bifase gas-liquido. In particolare, l’analisi è stata condotta su un fermentatore realizzato in scala di laboratorio in cui è stata installata una girante a pale concave che prende il nome di BT-6, con la tecnica sperimentale della tomografia a resistenza elettrica (ERT). L’obiettivo del presente elaborato consiste nell’esaminare la distribuzione della fase gassosa con l’utilizzo di suddetta tecnica all’interno del liquido, in quanto parametro chiave per la progettazione e la valutazione delle prestazioni di questo tipo di apparecchiature. Attraverso l’utilizzo della tomografia, si misura la distribuzione di conducibilità della sostanza da cui, mediante l’implementazione di un algoritmo, si risale alla frazione di gas dispersa in fase liquida. Infine, i vari regimi di miscelazione analizzati durante questo lavoro di tesi, sono stati confrontati con prove analoghe condotte in una precedente sperimentazione su una girante di tipo Rushton.

L’elaborato contiene un’analisi sulla sterilizzazione di macchine automatiche destinate al confezionamento asettico di prodotti farmaceutici, con particolare riferimento al processo VHP (Vaporized Hydrogen Peroxide) che utilizza vapore di H2O2 per rimuovere i contaminanti presenti sulle superfici. Lo studio è stato condotto nell’ambito di un tirocinio presso Marchesini Group S.p.A., azienda multinazionale leader nel settore. Inizialmente, è analizzato il quadro normativo che regola la produzione farmaceutica, che riguarda il prodotto, le macchine automatiche necessarie per processarlo e l’ambiente produttivo, con attenzione peculiare verso i requisiti di pulizia e sterilità. Il confezionamento è critico poiché il prodotto è esposto all’aria senza mezzi di protezione, dunque, è necessario rispettare limiti ambientali di contaminazione particellare e microbica. Questi requisiti vengono soddisfatti attraverso sistemi di contenimento come gli isolatori, ossia unità completamente chiuse contenenti le macchine automatiche di confezionamento. L’isolatore, tipicamente ad ogni cambio di lotto produttivo, è sottoposto al ciclo di sterilizzazione con VHP. Tale ciclo viene studiato in tutte le sue caratteristiche e criticità, come l’instabilità dell’agente decontaminante, la possibilità di avere un’indesiderata condensazione del vapore e il consumo di H2O2 dovuto all’adsorbimento da parte dei materiali dell’attrezzatura esposta al vapore. Attualmente il ciclo viene sviluppato principalmente sulla base dell’esperienza e dei riscontri ricevuti dai clienti. La maggiore comprensione dei meccanismi che hanno luogo nel sistema permette di prevedere meglio il comportamento dello stesso; ciò è particolarmente utile durante la messa a punto del ciclo per ridurre errori nella valutazione dei parametri di input richiesti dal sistema. Dunque, il processo viene descritto analiticamente, confrontando i risultati con dati sperimentali e proponendo ottimizzazioni.

Nell’industria farmaceutica la necessità di ottenere degli intermedi attivi con un elevato grado di purezza ha portato all’evoluzione di un processo di filtrazione altamente specializzato. Nasce così, negli anni ’80, il filtro-essiccatore Nutsche. Si tratta di un’apparecchiatura operante in discontinuo che permette di integrare in un unico impianto le operazioni di filtrazione, lavaggio ed essiccamento del pannello solido. Recentemente è stato portato sul mercato un nuovo filtro-essiccatore dotato di una tecnologia altamente avanzata con lo scopo di aumentare la produttività ottimizzando i costi. La sostanziale differenza tra i due filtri risiede nella modalità di funzionamento ed in particolare, se nel Nutsche la forza motrice è garantita dal flusso continuo di una portata di gas compresso, il filtro di nuova produzione è dotato di un meccanismo a pistone. Scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di mettere a punto un nuovo circuito sperimentale in scala di laboratorio che consentisse l’analisi e lo studio dei filtri-essiccatori sopra citati. In particolare, sono state valutate le prestazioni del Nutsche definendo delle procedure per la valutazione dell’efficienza della fase di filtrazione andando a valutare l’umidità residua nel pannello al variare della portata di aria alimentata. Allo stesso modo è stata messa a punto una procedura per monitorare l’efficienza della fase di lavaggio. Per il filtro di nuova produzione, invece, sono stati effettuati i primi test sperimentali mettendo in luce criticità e potenzialità di questo nuovo circuito. Quello che si è stati in grado di osservare è la diversa risposta che i filtri restituiscono al variare della natura del solido trattato.

I copolimeri a blocchi, in particolare la famiglia commercialmente chiamata Pluronic, sono sempre più utilizzati nell’industria cosmetica per la formulazione di prodotti detergenti; il loro comportamento, tuttavia, risulta spesso problematico, per la grande varietà di morfologie ottenibili in miscela con l’acqua, al variare della temperatura e della composizione in peso. Da queste due dinamiche nasce la necessità di modellare il comportamento fluidodinamico e reologico di tali miscele in sistemi agitati meccanicamente. La conoscenza di tali nozioni risulta fondamentale nel processo di scale up degli impianti industriali, adibiti alla miscelazione di acqua e Pluronic, al fine di ottenere la microstruttura più conveniente dal punto di vista della lavorabilità e delle qualità del prodotto finale. Il presente studio, mediante prove di potenza assorbita dal fluido e prove PIV, condotte in un recipiente meccanicamente agitato in scala da laboratorio, è stato capace di indagare e descrivere il comportamento delle miscele formate da acqua e Pluronic L-64 al fine di validare le conoscenze già acquisite in materia e di produrne delle nuove, funzionali all’applicazione industriale.

L’attività della mia tesi magistrale è stata rivolta alla modellazione numerica di un flusso bifase all’interno di una tubazione provvista di un elemento statico opportunamente progettato. Lo scopo del mio lavoro è stato quello di validare l’utilizzo della modellazione fluidodinamica computazionale per riprodurre il funzionamento di un separatore liquido–gas dotato di una geometria non troppo complessa; è stato utilizzato un approccio Euleriano-Euleriano implementato nel software commerciale di Fluidodinamca Numerica (CFD) Ansys Fluent. Per una trattazione completa, si sono svolti studi preliminari volti a identificare le incertezze dovute ai metodi numerici e i limiti dovuti alla formulazione dei modelli per la descrizione del sistema. Lo studio ha avuto come punto di partenza la definizione e la discretizzazione del dominio di calcolo tramite un apposito programma. L’analisi si è svolta considerando sistemi di complessità crescente, partendo dall’analisi della fluidodinamica turbolenta di una singola fase liquida fino ad arrivare alla modellazione del sistema bifase. Sono stati presi in considerazione e sottoposti a confronto diversi modelli di turbolenza, mettendo in risalto le principali differenze nella predizione del campo di moto. Dal punto di vista sperimentale, tramite un sistema PIV (Particle Image Velocimetry), sono state effettuate prove per misurare il campo di velocità (principalmente la velocità assiale) lungo un piano passante per l’asse della tubazione. Infine, i risultati delle simulazioni numeriche sono stati confrontati con i campi di velocità acquisiti in maniera da poter identificare i modelli di chiusura più idonei per una efficace rappresentazione del sistema bifase e per la progettazione del separatore.

Nella tesi verranno trattati diversi aspetti relativi allo start up di un impianto di pastorizzazione industriale analizzando diverse problematiche degne di analisi. I temi trattati vertono sull’analisi dell’impianto andando a definire possibili criticità e sulle tecniche adottate per il controllo e gestione dei processi produttivi legati all’adozione di un nuovo formato di packaging rappresentato da quattro formati di buste. Le prove di maggior rilievo effettuate per testare la conformità delle apparecchiature di scambio termico sono state le cosiddette mappature termiche, test dove i corpi di trattamento termico vengono portati alle condizioni operative di processo, definite dalla commessa, in cui viene valutata la distribuzione di temperatura al loro interno durante il funzionamento. Queste prove sono state effettuate in primo luogo a vuoto, cioè senza porre un carico termico in ingresso all’apparecchiatura e successivamente con zavorra termica, cioè simulando un regime di produzione in cui l’apparecchiatura deve poter rispondere al carico termico in ingresso senza deviare dalle condizioni di processo ottimali. Dopo una descrizione generale di alcuni aspetti importanti della industria conserviera si tratterà in particolare l’impianto oggetto di studio soprattutto per quanto riguarda le apparecchiature destinate al trattamento termico di pastorizzazione e ai problemi potenzialmente legati alle nuove buste. Verranno anche analizzati i regimi di produzione auspicabili una volta terminata la messa a punto ed alcuni aspetti impiantistici fondamentali per garantire la sicurezza alimentare e sanitaria dei prodotti finiti inerenti alla sezione di dosaggio.

The present study investigates the influence of the fluid properties on the mixing and aeration process of a Rushton turbine stirred tanks. Once the Rushton turbine agitated reactor is designed and developed following common standards, the effects of the viscosity, density, and surface tension on the bubbling process are evaluated. The size of single gas bubbles issued from a submerged nozzle is estimated at constant gas flow rate varying the orifice diameter, gas phase injected, and the liquid medium. Four orifice diameters are used: 0.6 mm, 1.0 mm, 2.0 mm, and 5.0 mm in diameter. As liquid medium, glycerine aqueous solutions at three different glycerine volume concentrations (20%, 40% and 60%), salt aqueous solution (300 g/L of salt) and surfactant solutions using Tween 20 at 0.01 mM and 0.1 mM concentrations, are employed for the experiments. Instead, air and argon are used to analyse the influence of the gas properties on the bubble size. Subsequently, the evaluations of the bubble frequency, the time rising, gas hold up and power consumption are performed considering all the investigated solutions. The mentioned experiments are carried out at three different impeller speed: 0, 185 and 315 RPM. It has been found that the fluid properties have an important role on the bubble size which largely influence the gas frequency, the time rising, and the gas hold up. Finally, the objective is to study qualitatively the shape of the gaseous cavities in relation with the agitator speed and the gas phase flow rate in order to understand in which flow regime the different gas cavities are present. The experiments are carried out using water as liquid medium and air for the gas phase. Two different cases are investigated. In the first case, the impeller speed was varied from 150 RPM to 600 RPM, maintaining constant the gas flow rate at 0.5 L/min. In the second case, the impeller speed has been kept constant at 500RPM and the gas flow rate varied from 0.5 L/min to 1.5 L/min.

I processi di miscelazione sono solitamente classificati in base al tipo di materiale da analizzare e si dividono in miscelazione solido-liquido, gas-liquido e liquido-liquido. L’operazione di miscelazione solido-liquido, in serbatoi agitati meccanicamente, è un'operazione industriale molto diffusa, ampiamente utilizzata nelle industrie chimiche, alimentari, petrolifere, farmaceutiche ed elettriche. Nell’ambito della miscelazione di sistemi solido-liquido, l’agitazione del sistema influisce sulla dinamica di dispersione, sospensione e dissoluzione della fase solida, e i regimi che si instaurano dipendono dalla geometria del sistema, oltre che essere influenzati dalle proprietà fisiche delle due fasi. Dunque, l’obiettivo principale del processo di miscelazione solido-liquido è realizzare una dispersione di solidi in fase liquida, lo slurry, appropriata per il raggiungimento del grado di omogeneità desiderato. Per questo scopo, lo studio condotto si propone di monitorare i regimi di flusso di tali sistemi in un serbatoio agitato meccanicamente da girante pitched-blade turbine (PBT), al variare dell’intensità di agitazione e della concentrazione della fase dispersa, utilizzando come strumento di indagine un tomografo a resistenza elettrica (ERT). Per il monitoraggio di sistemi in serbatoi agitati, attraverso l’impiego dell’ ERT, si propone una procedura di acquisizione ed una metodologia di trattamento dati, studiate specificamente per il sistema in analisi.

Nel mio progetto di tesi di laurea magistrale ho svolto uno studio di tipo numerico e sperimentale di un modulo a membrana per emodialisi; lo scopo del mio lavoro è quello di dimostrare la possibilità di effettuare su un tale sistema misure sperimentali mediante tomografia a resistenza elettrica (ERT) e riprodurli con l’impiego di simulazioni di Fluidodinamica Computazionale (CFD). Obiettivo del lavoro è stato quello di identificare un approccio che permetta di predire la fluidodinamica nella zona esterna alle fibre e, una volta identificata la corretta strategia di simulazione, quantificare gli effetti indotti dalla eventuale utilizzazione di un distributore in ingresso. Particolare attenzione è stata posta nel quantificare gli effetti indotti dalla discretizzazione spaziale delle equazioni di trasporto e dalla scelta della griglia computazionale. Dal punto di vista sperimentale sono state effettuate prove per: - misurare le perdite di carico nel modulo, - caratterizzare la fluidodinamica del modulo tramite ERT. Le informazioni ricavate sperimentalmente unite alle simulazioni hanno fatto emergere che ai fini della corretta predizione del comportamento fluidodinamico la zona occupata dalle fibre non può essere schematizzata come un mezzo isotropo. L’approccio messo a punto è di tipo macroscopico e generale, potenzialmente applicabile in diversi ambiti e processi di interesse industriale.

Gas–liquid mixing equipment is applied widely in chemical industries. Many research available in literature have been carried out on this topic, but the majority of the studies deal with fluids of water-like viscosity. However, in practical industrial process, such as in pharmaceutical engineering, the process fluid exhibits non-Newtonian characteristics. The main objective of this study is to investigate the rheological properties influence of a non-Newtonian shear thinning fluid as representative of a fermentation broth. The study will involve two experimental setup, i.e. stirred tank bioreactor (STB) and orbitally shaken bioreactor (OSB), for comparison purposes. The hydrodynamic behavior of the non-newtonian fluid will be investigated in both bioreactors, with the aim to understand the main differences between such fluid and water. Furthermore, both systems will be analyzed under the process aspect, with particular attention to gas-to-liquid mass transfer. The goal of the project is to compare the widely-employed STB with the new OSB, considered more suitable for low shear stresses applications.

It is well known that CFD simulations of a complex combustion system, such as Moderate or Intense Low-oxygen Dilution (MILD) combustion, requires consid- erable computational resources. This precludes various applications including the use of CFD in real time control systems. The idea of a reduced order model (ROM) was born from the desire to overcome this obstacle. A ROM, if properly instructed, returns the output of a requested CFD simulation in extremely short time. This one is an ideal mechanism with two basic gears: the input size reduction technique and the interpolation method. This project proposes a study on the applicability of convolutional neural network (CNN) as a dimensionality reduction technique. The code written for this purpose will be presented in detail, as well as pre and post processing. A sensibility analysis will be carry out to find out which parame- ters to adjust and how in order to achieve the optimum. Finally, the network will be compared in its peculiarity and its results with Principal Component Analysis (PCA), the technique used by the BURN group of Libre University of Bruxelles for the same purpose. Moreover with the desire to improve, we went further by trying to overcome the limits dictated by the rules of a legitimate comparation between PCA and CNN. Lastly, the author considers necessary to provide the theoretical basis in order to enrich and support what has just been described. Therefore, you will also find introductions / insights on MILD combustion, CFD of a combustion system, neural networks and the aspects related to them.

In many chemical and biotechnological processes, mixing represents one of the fundamental unit operations, object of interest in chemical, pharmaceutical and food industries. Mixing efficiency is strongly influenced by the design and operating conditions chosen. The flow field study is important to understand which mechanism takes place in the fluid inside the stirred tank, in particular to characterize the property of the fluid and, to do that, a widely investigation techniques are used. This experimental work was carried out during the “Erasmus + for traineeship” project carried out at the Chemical Engineering department of the University of Birmingham. It aims to investigate some parameters that influence the fluid dynamics of an agitated system, understanding how they influence it and possibly finding new parameters to define the turbulence of a system. To achieve this aim, the characteristic parameters of a traditional single-phase system mechanically stirred and their behaviour during mixing have been experimentally studied. To understand the flow field generated in the various operating configurations adopted, an optical diagnostic technique, 2-D PIV, was used. The work ends with the final considerations developed after analyzing the system both by changing the physical and geometric parameters and how these can affect the turbulence of an agitated system.

The aim of this study is to measure the three characteristic agitator speeds (loading speed, complete dispersion speed and just drawdown speed) in a mechanically agitated vessel containing three phases (gas, solid and liquid phases). The gas phase is air, the liquid phase is a water solution with 15% (by weight) concentration of glucose and the solid phase is made by particles of polyethylene that present two different mean values of diameter (dp = 3,025mm and dp = 4,025mm). The first system considered was a vessel agitated by only one impeller (Smith turbine) and the second system was one vessel agitated by two impellers (Smith turbine and pitched blade turbine). The aim of the experiment was to understand how the solid concentration, the volumetric gas flow rate and the mean diameter of the solid particles can affect the 3 characteristic speeds in the two different mechanically agitated systems. A comparison between the two system was made in different conditions of: - solid particles concentration - volumetric gas flow rate - diameter of the solid particles

Settling phenomenon of solid particles immersed in a turbulent fluid has been investigated, in a condition of free-stream turbulence. Since structures formed onto this condition are complex, it is difficult to predict exactly how particles move. It is thus appropriate to conduct deepen studies of the phenomenon and carry out simulations to describe particles’ settling velocity. In order to define a new correlation for the evaluation of particles’ settling velocity, different literature correlations and parameters have been exploited. Langevin dynamics has been used to describe fluid’s motion, and by considering several forces acting on particles (buoyancy, drag, gravitational and virtual mass), it has been possible to evaluate their settling velocity, through a computational approach. Data have been obtained by varying characteristic properties, such as kinetic energy, its rate of dissipation, and physical properties of fluid and particles. Aiming to find a reliable correlation which best explains the settling phenomenon, results in output from simulations have been compared with that deriving from proposed correlation. Encouraging results have been obtained over the range of operating conditions examined.

Lo scopo di questo lavoro di tesi, svolto presso la Fores Engineering di Forlì, società del gruppo Rosetti Marino, è di studiare il sistema di raffreddamento di un gas di sintesi ad alta temperatura, andando a supportare la progettazione di dettaglio sviluppata da Fores. Il raffreddamento avviene in due apparecchiature poste in serie: un quencher che porta il gas da 1100 °C a 500 °C, e, a seguire, uno scambiatore (secondary cooler) che raffredda il gas fino a 300 °C. Durante l’esperienza di tirocinio è stato richiesto di dimensionare entrambe le apparecchiature, tenendo presenti alcuni vincoli progettuali richiesti dal processo. Il fluido di raffreddamento è acqua in pressione che evapora parzialmente, per cui è stato necessario considerare tutte le problematiche e gli aspetti peculiari connessi a queste particolari condizioni. Il quencher fa parte di un impianto pilota oggetto di revamping e svolge un ruolo fondamentale all’interno del processo in quanto il successo di quest’ultimo è strettamente correlato al modo in cui viene condotto il raffreddamento. N.b. Poiché questo impianto è oggetto di brevetto, in questa tesi non sarà esplicitato niente che possa tradire il segreto industriale: pertanto non verranno riportate informazioni specifiche come, ad esempio, le sostanze coinvolte, ma solamente informazioni generali che permettano comunque di ottenere una buona descrizione del sistema.

L’attività di tesi è stata rivolta a realizzare l’accoppiamento tra modelli di reazione chimica e modelli di fluidodinamica per una reazione eterogenea solido-liquido in un reattore agitato, in ambito di un codice commerciale di fluidodinamica numerica. Lo studio ha avuto come punto di partenza la definizione e la discretizzazione del dominio di calcolo tramite un apposito programma. Per una trattazione completa, si sono svolti studi preliminari volti ad identificare le incertezze dovute ai metodi numerici e i limiti dovuti alla formulazione dei modelli per la descrizione del sistema. Lo studio si è svolto considerando sistemi di complessità crescente, partendo da simulazioni monofase fino ad arrivare allo studio di diverse soluzioni per sistemi reagenti con reazioni eterogenee solido-liquido. Questi ultimi esempi applicativi sono serviti come verifica del modello sviluppato (dove con modello si è indicato l’insieme dei modelli relativi alla fluidodinamica accoppiati al modello di reazione). Questa attività ha contribuito ad affrontare un problema di simulazione completa e completamente predittiva dei reattori chimici, essendo la letteratura a riguardo limitata, a differenza di quella relativa alle simulazioni puramente fluidodinamiche.

Lo scopo di questo lavoro di tesi è quello di indagare la fluidodinamica all’interna di un modello di una camera di una filtropressa. L’analisi del comportamento fluidodinamico all’interno delle filtropresse viene svolta al fine di comprendere meglio alcune problematiche relative alla gestione del processo. In particolare si è tentato di individuare le cause che inducono: 1.Rottura prematura delle tele, in particolar modo nelle camere iniziali; 2.Formazione di pannelli disomogenei che comporta complicazioni nei successivi processi (lavaggio, essiccamento, etc.). Tale studio è consistito nella determinazione e nell’analisi del campo di moto di una fase liquida all’interno di suddetta camera. I campi di moto sono stati acquisiti tramite la tecnica PIV (Particle Image Velocimetry).

The study and understanding of the motion of the fluid phases in a mechanically stirred reactor has always been, and still are, an open problem which absorbs the study and the work of many researchers. In recent decades, thanks to the growing opportunities offered by the development of technology, we have made great strides in the understanding of mixing, one of the major unit operations at the base of many industrial processes. A complete understanding of this process and its optimization for industrial applications is a challenging task due to the complex interactions between the many factors at play that include physical, chemical and biological. The purpose of this thesis is the study of a fluid-mechanically-agitated continuous reactor through the use of optical diagnostic techniques, which allowed to determine the range of motion and the time of perfect homogenization in a reactor of standard geometry in different operating conditions.

Il lavoro riguarda la caratterizzazione fluidodinamica di un reattore agitato meccanicamente utilizzato per la produzione di biogas. Lo studio è stato possibile attraverso l’impiego della PIV (Particle Image Velocimetry), tecnica di diagnostica ottica non invasiva adatta a fornire misure quantitative dei campi di velocità delle fasi all’interno del reattore. La caratterizzazione è stata preceduta da una fase di messa a punto della tecnica, in modo da definire principalmente l’influenza dello spessore del fascio laser e dell’intervallo di tempo tra gli impulsi laser sui campi di moto ottenuti. In seguito, il reattore è stato esaminato in due configurazioni: con albero in posizione centrata e con albero in posizione eccentrica. Entrambe le geometrie sono state inoltre analizzate in condizione monofase e solido-liquido. Le prove in monofase con albero centrato hanno permesso di identificare un particolare regime transitorio del fluido nei primi minuti dopo la messa in funzione del sistema di agitazione, caratterizzato da una buona efficienza di miscelazione in tutta la sezione di analisi. In condizioni di regime stazionario, dopo circa 1 ora di agitazione, è stato invece osservato che il fluido nella zona vicino alla parete è essenzialmente stagnante. Sempre con albero centrato, le acquisizioni in condizione bifase hanno permesso di osservare la forte influenza che la presenza di particelle di solido ha sui campi di moto della fase liquida. Per l’assetto con albero in posizione eccentrica, in condizione monofase e regime di moto stazionario, è stata evidenziata una significativa influenza del livello di liquido all’interno del reattore sui campi di moto ottenuti: aumentando il livello scalato rispetto a quello usato nella pratica industriale è stato osservato un miglioramento dell’efficienza di miscelazione grazie al maggior lavoro svolto dal sistema di agitazione. In questa configurazione, inoltre, è stato effettuato un confronto tra i campi di moto indotti da due tip

Lo scopo di questo elaborato è quello di illustrare l'analisi fluidodinamica che segue la progettazione di un separatore compatto tipo ILS (In-Line Separator), utilizzato nel campo dell'Oil & Gas. L'attività di tesi è stata svolta analizzando i flussi bifase sia con tecniche sperimentali che numeriche, con l'ausilio di un circuito di test e del software commerciale AnsysFluent. Lo studio sperimentale è stato svolto nei laboratori del di fluidodinamica applicata e miscelazione presso il DICAM, Università di Bologna. Lo studio ha avuto come punto di partenza la mappatura della regione di funzionamento del dispositivo. Successivamente, tramite un sistema PIV (Particle Image Velocimetry) ed alla tecnica di indagine a retroilluminazione, sono state effettuate campagne di acquisizione dati monofase e bifase, gas-liquido. I dati sperimentali così ottenuti sono stati utilizzati come benchmark per valutare i modelli e i metodi di soluzione numerica utilizzati per le seguenti simulazioni CFD (Computational FluidDynamics ). Infine è stato effettuato un confronto sia qualitativo che quantitativo tra i risultati ottenuti tramite i due diversi approcci di progettazione.

Questo progetto di ricerca riguarda i processi di miscelazione in sistemi multifase meccanicamente agitati(regime turbolento). I sistemi studiati sono: gas-liquido, solido-liquido e gas-solido-liquido. Lo scopo è quello di analizzare il movimento delle particelle solide all'interno di un recipiente agitato, calcolandone la velocità(n) alle quali si è ottenuto lo stato di estrazione delle particelle(nJD), della completa dispersione(nCD) e del loading(nloading), attraverso l'uso di due diversi valori di diametro delle particelle. Le misure sono state effettuate utilizzando due giranti su un albero e condotte con 6 diverse portate di gas e (da 3 a 6) concentrazioni X di particelle solide. La presente ricerca dimostra che i valori di nloading non dipendono dalla concentrazione X di particelle nel sistema con acqua come fase liquida per entrambi i diametri di particelle dp, nel sistema con 0.4 Kmol/m3 di NaCl per dp1 e nel sistema con 0.8 Kmol/m3 di NaCl per dp2. Nei sistemi con acqua e 0.4 Kmol/m3 di NaCl come fase liquida, i valori di nCD aumentano con l'aumento della concenrtrazione di particelle. I valori di nJD aumentano significamente con l'aumento della concentrazione solida, per entrambi i diametri di particelle nel sistema a coalescenza(con acqua) e non coalescenza con concentrazione di elettrolita 0.8 Kmol/m3 di NaCl. La stessa dipendenza di nJD=f(X) è osservata per 0.4 Kmol/m3 di NaCl per dp2. Per l'intera gamma di concentrazioni solide X, per lo stesso valore ddel diametro delle particelle, si ottengono valori inferiori di velocità di nloading, nCD, nJD per la configurazione delle giranti CD6-PBT.

L’operazione di miscelazione di sistemi bifase, in serbatoi agitati meccanicamente, è un'operazione industriale molto diffusa, ampiamente utilizzata nelle industrie chimiche, alimentari, petrolifere, farmaceutiche ed elettriche. Nell’ambito della miscelazione di liquidi immiscibili, l’agitazione del sistema influisce sulla dinamica di dispersione, sospensione e coalescenza delle gocce, e i regimi che si instaurano dipendono dalla geometria del sistema, oltre che essere influenzati dalle proprietà fisiche delle due fasi. Per questo scopo, lo studio condotto si propone di monitorare i regimi di flusso di tali sistemi in un serbatoio agitato meccanicamente, al variare dell’intensità di agitazione e della frazione volumetrica totale della fase dispersa, utilizzando come strumento di indagine un tomografo a resistenza elettrica. In accordo con le caratteristiche del metodo di misura sfruttato, per facilitare l’interpretazione dei dati ottenuti, si riporta l’effetto indotto dalla non omogeneità del sistema bifase gasolio/acqua sull’accuratezza delle misurazioni effettuate con la tecnica tomografica, sottolineando la variabilità della topografia del campo elettrico e l’estensione delle linee di flusso oltre la dimensione dei sensori di misura. Infine, per verificare l’estensione del campo di misura si conducono delle misure in via preliminare in cui si prevedono due piani di elettrodi che fungono da guardie con lo scopo di limitare il fringe effect. È stato trovato che qualora il sistema presenti forti disomogeneità delle caratteristiche elettriche, i risultati sperimentali si discostano da quelli teorici in quanto il campo soffre di effetti di distorsione significativi. Per il monitoraggio di sistemi liquido-liquido in serbatoi agitati attraverso l’impiego dell’ ERT si propone quindi una procedura di acquisizione ed una metodologia di trattamento dati, individuando le possibili sorgenti di errore.

In questo lavoro di tesi si focalizza l’attenzione sullo studio dei fenomeni di dissoluzione nei reattori operanti con miscele bifase solido-liquido meccanicamente agitati, in quanto, queste operazioni sono di largo interesse in campo industriale. La necessità di garantire un’adeguata miscelazione all’interno dei reattori, in cui avvengono reazioni chimiche o dove si verificano scambi di calore e materia, deriva non solo da ragioni economiche, ma anche da aspetti relativi alla sicurezza negli impianti, dato che risulta difficile conoscere il comportamento delle miscele bifase in ogni zona del reattore. Per seguire dunque l’evoluzione dinamica dei processi ci si è serviti della tomografia elettrica di resistività (ERT) che consente di ricostruire la distribuzione spaziale delle proprietà elettriche del sistema che si sta studiando. Questa apparecchiatura, in maniera non invasiva, consente di valutare, tramite misure di conducibilità elettrica, la concentrazione del prodotto solubile nel tempo all’interno di un reattore agitato. Sono state, inoltre, effettuate misure di distribuzione di solido al variare della velocità di rotazione della girante, per le due differenti classi granulometriche delle particelle utilizzate, in quanto la presenza del solido inerte svolge un’azione di disturbo nei confronti dei fenomeni di dissoluzione. Premesso ciò, sono state dunque condotte numerose prove sperimentali di dissoluzione di cloruro di sodio di tre tagli granulometrici diversi al variare del numero di giri di ciascuna delle due giranti prescelte, ovvero una PBT e una A310. Le prove sono state finalizzate alla valutazione dei tempi di dissoluzione del sale. La ricerca condotta ha permesso di caratterizzare i fenomeni di scambio di materia nei reattori bifase operanti con miscele solido-liquido, in cui è presente un’elevata concentrazione di solido, proponendo un’interpretazione fenomenologica semplificata del processo di dissoluzione.

L’inquinamento odoroso derivante dalle attività industriali di cottura degli alimenti sta diventando una problematica di interesse rilevante, rendendosi sempre più spesso protagonista di contenziosi legali. Per cercare di mitigare queste problematiche, esistono tecnologie mirate a ridurre l’intensità odorosa dei fumi di cottura uscenti dalle cappe di aspirazione, tecnologie che è possibile trovare in combinazione tra loro per massimizzarne l’effetto. L’analisi del processo di abbattimento degli odori in cucine industriali condotto su una catena di moduli di abbattimento degli odori, ognuno dei quali basato su tecnologie diverse, ha permesso di individuare quali tra i moduli utilizzati abbiano la maggiore efficacia. Lo scrubber è apparso essere l’apparecchiatura più efficace, presentando però problematiche di manutenzione, costo elevato e diminuzione di efficienza di altri moduli presenti a causa dell'aumento di umidità indotto durante il funzionamento. Le prove hanno mostrato come sia possibile ottenere risultati di abbattimento odori soddisfacenti utilizzando l’intera catena analizzata, ma non sia possibile raggiungere le stesse prestazioni rimuovendo il modulo scrubber, a causa della maggiore temperatura del sistema. Le prove hanno confermato come i carboni attivi catturino acqua dalle correnti d’aria che li attraversano, ma hanno mostrato inoltre come quest’acqua venga restituita alla corrente d’aria, a seconda delle sue condizioni di temperatura e umidità relativa percentuale. Si potrebbe approfondire questa sperimentazione verificando che oltre all’acqua i carboni attivi non liberino sostanze odorose catturate in precedenza, vanificando quindi il processo di abbattimento. Allo scopo di ridurre i costi e ottimizzare il processo, si è dimensionata una nuova apparecchiatura da sostituire a quella presente, mettendo a punto un modello di calcolo che oltre a fornire i dati di dimensionamento permette di riprodurre i risultati sperimentali raccolti durante le prove.

Dal principio di conservazione della quantità di moto e di materia si ricava un sistema di equazioni che descrive il campo di moto di un fluido. Se il moto è turbolento non esiste una soluzione analitica e per trovare una soluzione occorre necessariamente far uso di potenti calcolatori che implementano velocemente alcuni algoritmi. Tale analisi è conosciuta con l'acronimo CFD che sta per Computational Fluid Dynamics. Nonostante siano stati sviluppati modelli per effettuare previsioni per un grande numero di situazioni, ancora nessuno studio ha prodotto una trattazione di validità generale; sicché a volte è necessario confrontare i modelli con un'indagine sperimentale. In questo modo è possibile ottenere un'approssimazione del campo di moto del fluido senza ricorrere alla CFD. Il lavoro di tesi svolto ha avuto come scopo la caratterizzazione dei fenomeni di sospensione in una porzione di spazio ben delimitata compresa tra la base di un recipiente cilindrico e l'estremità della girante. Il fenomeno per la fase liquida è stato studiato con il software della Dantec Dynamics e si basa sulla Particle Image Velocimetry (PIV), una tecnica sperimentale profondamente conosciuta oramai standardizzata e di facile ripetibilità. Per la fase solida è stata messa a punto una tecnica che individua le particelle in sospensione e grafica l'andamento del numero di particelle in funzione del tempo. Osservando i dati nel dominio del tempo è impossibile caratterizzare la sospensione. Tuttavia, si ricava un comportamento di tipo periodico se lo stesso segnale viene osservato nel dominio delle frequenze. Il lavoro di tesi ha messo in evidenza che il fenomeno di sospensione non è il risultato di un bilancio di forze sulle particelle allo stato stazionario ma è causato da fenomeni turbolenti transitori della fase liquida. Inoltre è stato ricavato che la sospensione è facilitata da alte velocità di rotazione e da un elevato numero di baffles.

La gelatina è un esempio affascinante di come la natura può essere multifunzionale. La gelatina non è una proteina naturale ma deriva da una proteina fibrosa, il collagene, che è uno dei principali costituenti della pelle animale, ossa, tendini e tessuto connettivo. In virtù delle sue svariate caratteristiche e proprietà è un prodotto che trova mille utilizzi nell’industria alimentare ma anche in quella farmaceutica, pertanto è un prodotto dalle varie sfaccettature; in questo lavoro si cerca di studiarne alcune. Questo lavoro presenta, dopo una prima introduzione sulla composizione chimica della gelatina e sulla struttura del collagene (vedi cap. 2), un’analisi delle principali proprietà chimico-fisiche della gelatina (vedi cap. 3). Segue poi una descrizione dell’impianto per la produzione di gelatina di cui le fasi principali possono essere riassunte in pretrattamento, estrazione, filtrazione, concentrazione ed essiccamento (vedi cap. 4). Successivamente, sono state sviluppate due nuove metodologie di produzione della gelatina: la prima relativa a quella estratta da pelle di bovino, condizionata con acido e la seconda relativa all’estrazione da scaglie di pesce (vedi cap. 5). Una volta identificato il metodo di pretrattamento ottimale si è sviluppata una modellazione di scambio di materia, che permetta l’ottimizzazione della fase di estrazione (vedi cap. 6). È stato quindi trovato un coefficiente di scambio di materia per la pelle di bovino condizionata con acido e per le scaglie di pesce. Infine, è stata effettuata una modellazione di scambio termico del gelificatore, uno scambiatore di calore a superficie raschiata, che raffredda la gelatina prima che questa venga immessa nell’essiccatore (vedi cap. 7). Si è trovata una correlazione empirica di Nusselt per l’apparecchiatura, facendo particolare attenzione alla viscosità che varia a seconda della materia prima e del pretrattamento utilizzati.

L’argomento trattato è lo studio di due liquidi immiscibili all’interno di un recipiente agitato. Una nuova tecnica di misura delle dimensioni delle particelle viene presentata, la tecnica sperimentata è non invasiva in quanto tutti gli strumenti di misura sono stati posizionati esternamente al vessel. Il recipiente conteneva una dispersione di olio siliconico in acqua, i test sono stati condotti in assenza di coalescenza. Il sistema è agitato in un primo test da una girante Rushton e in un secondo da una girante con denti; esso consiste in un recipiente cilindrico dal diametro T=300mm in vetro, questo vessel è stato inserito in un secondo recipiente, anch’esso in vetro ma dalla geometria cubica, riempito di acqua per ridurre problemi legati alla distorsione ottica dovuta alla cilindricità delle pareti del vessel agitato. Il recipiente è stato posto tra una fotocamera ad alta velocità e una lampada avente lo scopo di illuminare la dispersione. Sono state quindi relazionate le reali dimensioni in mm delle gocce, con i pixel della fotocamera nella fase di calibrazione; la taratura è stata effettuata tramite l’utilizzo di speciali sfere solide monodimensionali. L’analisi della dispersione in esame consisteva nella cattura di più set di immagini ad intervalli di tempo prestabiliti, solo dopo che la dispersione fosse arrivata all’equilibrio. La foto sono state quindi salvate in stack ed analizzate da un apposito codice che è stato scritto per il programma di analisi di immagini utilizzato: ImageJ. La possibilità di implementare macro in ImageJ rende molto flessibile questo programma, caratteristica fondamentale in questo lavoro in quanto lo studio di questi liquidi ha richiesto un notevole numero di test per ottenere una corretta interpretazione delle dimensioni delle gocce. Segue infine l’analisi dei dati ottenuti, alcune correlazioni riportate in letteratura sono state verificate statisticamente a partire dai risultati ottenuti.

L’industria di processo è basata su diverse operazioni unitarie, le quali possono essere divise in due gruppi principali: il primo contenente quelle volte alla produzione vera e propria dei prodotti, mentre le rimanenti hanno come scopo la separazione dei prodotti d’interesse da quelli ritenuti di scarto. Per questo motivo, un corretto dimensionamento delle apparecchiature coinvolte è strettamente consigliato. Tuttavia, in situazioni complesse come i sistemi bifase, ciò non è sempre possibile. Infatti, lo scambio di materia che avviene tra il liquido e il gas non può essere calcolato analiticamente con formule puramente teoriche, ma al contrario, diversi dati sperimentali sono richiesti. Per questo motivo, spesso il dimensionamento di questo tipo di reattori è spesso fatto a tentativi, senza seguire una procedura ingegnerizzata. Per risolvere questo problema, diversi studi stanno cercando di costruire una corretta procedura per predire, in modo più accurato possibile il valore del coefficiente di scambio volumetrico. Il valore di questo parametro, infatti, è strettamente richiesto nella soluzione dei bilanci di materia che permettono il dimensionamento dell’apparecchiatura. In particolare, questo parametro può essere ricavato da misurazioni sperimentali. Tuttavia, diverse metodologie impiegate restituiscono risultati differenti. Per questo motivo, la letteratura contiene numerosi articoli con risultati significativamente diversi tra di loro. Tuttavia, metodi di misurazione più efficaci sono stati introdotti. Tra questi si ricorda il Dynamic Pressure Method, il quale sarà utilizzato in questo elaborato per la valutazione del coefficiente di trasporto di materia volumetrico. Inoltre saranno proposte diverse correlazioni come un utile strumento per il dimensionamento di fermentatori industriali con più di una girante.

Il presente lavoro di tesi ha come obiettivo la caratterizzazione fluidodinamica di tre dispositivi in line caratterizzati da miscelatori statici multipli due dei quali dotati di un raddrizzatore di flusso. Ogni configurazione è costituita da tre miscelatori in serie saldati tra loro ruotati di 90° e cinque lamine aventi un’inclinazione di 45° rispetto l’asse orizzontale, le quali inducono un moto vorticoso al fluido. Sono state adottate due tecniche di analisi sperimentale: la misurazione delle perdite di carico, per quantificare l’efficienza e il dispendio energetico dei dispositivi; e la Particle Image Velocimetry (PIV), per studiare il campo di moto a valle sia del raddrizzatore di flusso che dei miscelatori senza raddrizzatore.

Il trattamento di brillantatura chimica o “Bombing” è tipicamente utilizzato dalle industrie orafi, tra i prodotti di tale reazione sono presenti metalli preziosi, in particolare oro, argento, rame e zinco, e sostanze tossiche come il cianuro libero. L’azienda orafa UNOAERRE sfrutta il passaggio in due colonne caricate con resina anionica forte, MARATHON A della DOW, per adsorbire i metalli di interesse e procede alla combustione delle stesse per il recupero finale dopo che le resine hanno raggiunto il livello di saturazione. Una frequente sostituzione del riempimento porta ad alti costi in termini di resina acquistata, il costo della MARATHON A è di 6.83€/kg, ma tempi di recupero effettivo del metallo troppo lunghi portano ad avere elevate quantità di metallo prezioso, in particolare di oro, “stoccate” all’interno delle colonne di adsorbimento. Durante sperimentazione, al fine di trovare una soluzione a tale criticità, è stata valutata l’effettiva efficienza della resina in uso e quella di un’ipotetica resina alternativa, la PUROLITE A 400 TL. Il confronto tra le due ha rilevato prestazioni migliori con la MARATHON A; questa ha valori di efficienza di recupero dell’oro maggiori dell’80% fino a 5000L contro efficienze inferiori dell’80% già dopo 2500L con la resina alternativa. L’argento viene desorbito in entrambi i casi. Per ovviare al problema dei bassi tempi di sostituzione della resina, sono stati sperimentati due impianti elettrolitici: ELECTRUM prodotto da Siebec e IA-RECPRET di Italfimet. Dal secondo sono stati ottenute efficienze di abbattimento del 96.3% per l’oro, del 97.8% per l’argento e del 81.3% per il rame. E’ stato calcolato che l’istallazione dell’impianto elettrolitico Italfimet a monte del trattamento attraverso le colonne di adsorbimento con resine ioniche allungherebbe la vita di quest’ultime di circa 10 volte.

La descrizione del processo di dissoluzione in recipienti agitati presenta notevoli difficoltà e fattori di incertezza, dovuti alla grande quantità di variabili coinvolte e a una comprensione non ancora completa sia del fenomeno che del regime di flusso turbolento; ne risultano criteri di scale-up e correlazioni per la predizione del coefficiente di trasferimento spesso inadeguati per sistemi diversi da quelli indagati. Inoltre, poca attenzione è stata rivolta alla possibilità di operare in condizioni di sospensione parziale, la quale d’altro canto consentirebbe di ottenere un notevole risparmio energetico. Nell'elaborato di tesi si riporta un’analisi del processo di dissoluzione di sali inorganici in acqua, condotto in condizioni di diluizione e di sospensione sia completa che parziale e in diverse configurazioni geometriche recipiente-girante. L’evidenza sperimentale dimostra che, nel campo di condizioni esaminato, il processo scala secondo un criterio di uguaglianza della velocità di punta della girante, poiché in tale situazione la velocità d’insieme del liquido prevale su quella relativa tra esso e il solido. Si propone dunque la correlazione di seguito riportata per la predizione del coefficiente di trasferimento in funzione di tale velocità; essa è ricavata sfruttando l’analogia tra il trasporto di materia e di quantità di moto e riconoscendo l’uguaglianza tra il fattore di attrito e il coefficiente di trascinamento delle particelle: Sh_p=2+0,0096CfRe_p^(2/3)Sc^(1/3)Ar^0,16 Sh_p, Re_p, Sc, Ar sono rispettivamente i numeri di Sherwood e di Reynolds della particella, il numero di Schmidt e il numero di Archimede. Il fattore Cf consente di valersi della medesima equazione anche per sistemi geometricamente diversi da quello utilizzato per ricavarne i coefficienti numerici; esso ha un’origine assolutamente empirica ed è calcolabile come: Cf=0,66[D/T-C/T]+1, dove T, D, C sono rispettivamente il diametro del recipiente e il diametro e la clearance della girante.

Il principale componente non idrocarburico contenuto nel gas naturale è l’acqua che viene rimossa mediante assorbimento con glicole trietilenico, il processo di trattamento più comune nella produzione di gas naturale. La presenza di acqua libera nel gas deve essere rimossa totalmente, per evitare la formazione di condensa nelle condizioni di trasporto e di distribuzione più critiche cioè a pressione elevata e a bassa temperatura. Obiettivo di questa tesi è l’analisi delle cause e dei fenomeni che portano a rilevanti perdite di glicole (TEG) in impianti di disidratazione del gas naturale operanti con elevate concentrazioni di CO2 e H2S nel gas di processo. Le perdite, in relazione alle diverse condizioni operative e concentrazioni dei gas menzionati, possono arrivare a raggiungere valori pari a 3-4 volte l'entità attesa, con punte che raggiungono 10 volte tali valori. Il lavoro di tesi è stato focalizzato su un impianto attualmente in esercizio, situato in Arabia Saudita. L’attività è stata condotta presso la Comart di Ravenna, azienda specializzata nella progettazione di impianti nel settore Oil&Gas. Inizialmente sono state studiate le caratteristiche di un impianto di disidratazione di gas naturale mediante assorbimento con glicole trietilenico. Dopo l’analisi delle possibili fonti di perdita, la colonna di alimentazione del ribollitore (Still Column) e il relativo condensatore, sulla base dei dati operativi degli impianti, sembra essere il punto su cui si concentrano le perdite. Vengono presentati i dettagli costruttivi di tale colonna al fine di determinarne i possibili malfunzionamenti. Scopo della tesi sarà l'identificazione, partendo dall'attuale configurazione dell’impianto, delle cause che portano a tali valori di perdite e l'individuazione di una configurazione colonna/condensatore (con eventuali altri equipment necessari) in grado di minimizzare le perdite contenendo al minimo i costi aggiuntivi della soluzione.

Nell'industria farmaceutica la necessità di ottenere degli intermedi attivi con un elevato grado di purezza ha portato all'evoluzione di un processo di filtrazione altamente specializzato. Nasce così, negli anni 80, il filtro-essiccatore Nutsche. Si tratta di un'apparecchiatura che permette di integrare in un unico processo le operazioni di filtrazione, lavaggio ed essiccamento del pannello solido. Scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di valutare le prestazione del filtro Nutsche definendo delle procedure per la valutazione dell'efficienza della fase di filtrazione e successiva fase di lavaggio ed essiccamento.

Nell'industria della cosmetica la conoscenza della fluidodinamica dei reattori agitati è di una vitale importanza per i processi di scale up. Per questo motivo l’obiettivo del presente studio è stato di analizzare reattori meccanicamente agitati operanti con fluidi utilizzati nella cosmesi tramite prove di potenza assorbita e PIV (Paticel Image Velocimetry).

Lo scopo di questo elaborato è quello di valutare, tramite l’utilizzo di un fermentatore anaerobico in continuo, la resa metanigena di una matrice di natura vegetale fibrosa non convenzionale, senza trascurarne le problematiche che potrebbe generare. Il processo in atto è quello della digestione anaerobica, nel quale si ha la degradazione della sostanza organica, da parte di microrganismi, in condizioni di anaerobiosi, con conseguente formazione di una miscela gassosa con concentrazioni prevalenti di metano ed anidride carbonica. Il test svolto prende il nome di BMP in continuo (Biochemical Methane Potential) che consiste nella valutazione del potenziale metanigeno tramite la misura della quantità di metano prodotta da una combinazione di inoculo e substrato o miscele di questi. Il test del BMP in continuo presenta diverse applicazioni e la possibilità di testare diverse condizioni di processo, consentendo nel corso dell’esperimento, di attuare delle operazioni di ottimizzazione del processo, in base ai dati ottenuti nel corso del tempo. L’elaborato descrive il processo di digestione anaerobica e successivamente spiega passo dopo passo le operazioni che sono state svolte al fine di arrivare allo scopo prefissato. I dati ottenuti da questi test sono in continuo aggiornamento in quanto l’esperimento è tutt’ora in corso.