Studio e progettazione di una stufa a pellet in ghisa per il riscaldamento domestico

Studio e progettazione di una stufa a pellet in ghisa per il riscaldamento domestico per generare una potenza termica di 6.5 kW.

Applicazione di una metodologia LCA all'impiego di biomasse legnose a fini energetici: un confronto tra la produzione di energia termica da cippato e da pellet

Con questo studio si è volto effettuare un confronto tra la generazione di energia termica a partire da cippato e da pellet, con particolare riferimento agli aspetti di carattere ambientale ed economico conseguenti la produzione delle due differenti tipologie di combustibile. In particolare, si sono ipotizzate due filire, una di produzione del cippato, una del pellet, e per ciascuna di esse si è condotta un'Analisi del Ciclo di Vita, allo scopo di mettere in luce, da un lato le fasi del processo maggiormente critiche, dall'altro gli impatti sulla salute umana, sugli ecosistemi, sul consumo di energia e risorse. Quest'analisi si è tradotta in un confronto degli impatti generati dalle due filiere al fine di valutare a quale delle due corrisponda il minore. E' stato infine effettuato un breve accenno di valutazione economica per stimare quale tipologia di impianto, a cippato o a pellet, a parità di energia prodotta, risulti più conveniente.

Impatto ambientale di sistemi di riscaldamento domestico a biomasse: applicazione della metodologia LCA (Life Cycle Assessment)

Le biomasse hanno sempre rappresentato per l’umanità una fonte estremamente versatile e rinnovabile di risorse e tutt’oggi il loro impiego risulta vantaggioso in particolare per produrre energia termica ed elettrica attraverso processi di combustione, sistemi che tuttavia emettono sostanze dannose verso la salute umana e l’ecosistema. Queste pressioni ambientali hanno indotto alcune amministrazioni regionali (fra cui la Lombardia) a bandire temporaneamente l’installazione di nuovi impianti a biomasse, per prevenire e contenere le emissioni in atmosfera a tutela della salute e dell’ambiente. Il presente studio intende approfondire l’effetto ambientale di tali sistemi di riscaldamento domestico attraverso la tecnologia di analisi LCA (Life Cycle Assessment). Lo scopo dell’elaborato di Tesi consiste nell’eseguire un’analisi dell’intero ciclo di vita di due processi di riscaldamento domestico che utilizzino biomassa legnosa: una stufa innovativa a legna e una stufa a pellet. L’analisi ha quindi posto a confronto i due scenari con mezzi di riscaldamento domestico alternativi quali il boiler a gas, il pannello solare termico integrato con caldaia a gas e la pompa di calore elettrica. È emerso che tra i due scenari a biomassa quello a legna risulti decisamente più impattante verso le categorie salute umana e qualità dell’ecosistema , mentre per il pellet si è riscontrato un impatto maggiore del precedente nella categoria consumo di risorse. Dall’analisi di contributo è emerso che l’impatto percentuale maggiore per entrambi gli scenari sia legato allo smaltimento delle ceneri, pertanto si è ipotizzata una soluzione alternativa in cui esse vengano smaltite nell’inceneritore, riducendo così gli impatti. I risultati del punteggio singolo mostrano come lo scenario di riscaldamento a legna produca un quantitativo di particolato superiore rispetto al processo di riscaldamento a pellet, chiaramente dovuto alle caratteristiche chimico-fisiche dei combustibili ed alla efficienza di combustione. Dal confronto con gli scenari di riscaldamento alternativi è emerso che il sistema più impattante per le categorie salute umana e qualità dell’ecosistema rimane quello a legna, seguito dal pellet. I processi alternativi presentano impatti maggiori alla voce consumo di risorse. Per avvalorare i risultati ottenuti per i due metodi a biomassa è stata eseguita un’analisi di incertezza attraverso il metodo Monte Carlo, ad un livello di confidenza del 95%. In conclusione si può affermare che i sistemi di riscaldamento domestico che impiegano processi di combustione della biomassa legnosa sono certamente assai vantaggiosi, poiché pareggiano il quantitativo di CO2 emessa con quella assorbita durante il ciclo di vita, ma al tempo stesso possono causare maggiori danni alla salute umana e all’ecosistema rispetto a quelli tradizionali.

Spettroscopia di desorbimento termico: progettazione e costruzione di un apparato e primi esperimenti.

L’elaborato descrive la progettazione di un prototipo per misure spettroscopiche di desorbimento termico e i primi esperimenti effettuati con esso. Vengono descritti in dettaglio gli strumenti peculiari di tale apparato, come lo spettrometro di massa quadrupolo e la pompa a diffusione e le parti costruite ad hoc per tale dispositivo, ovvero la struttura del portacampione e del sostegno al forno utilizzato per il riscaldamento delle sostanze analizza- te. Particolare importanza `e posta nella descrizione della parte software del prototipo, che utilizza la tecnologia del DDE (Dynamic Data Exchange) per comunicare i dati tra due programmi diversi operanti su una medesima piattaforma; viene quindi illustrato il funzionamento del software comunicante direttamente con lo spettrometro e del programma LabView creato per il monitoraggio e il salvataggio dei dati raccolti da tale apparato. L’ultima parte dell’elaborato riguarda i primi esperimenti di spettroscopia di desorbimento termico effettuati, comprendendo sia quelli preliminari per testare la qualità del prototipo sia quelli da cui `e possibile ottenere una curva di desorbimento termico per i vari gas analizzati in camera, come ad esempio idrogeno.

Studio, progettazione e realizzazione di una pompa di calore aria-acqua con serbatoio puffer integrato

La presente tesi discute lo studio, la progettazione e la realizzazione di una pompa di calore aria-acqua con serbatoio Puffer integrato. Dopo una panoramica delle pompe di calore in generale e del loro funzionamento, viene trattata la classificazione delle pompe di calore in base alle sorgenti da cui prelevano calore e a cui cedono calore. Sono successivamente descritti i fluidi frigoriferi che è possibile utilizzare nel circuito e le loro caratteristiche e la componentistica del circuito a pompa di calore, sia per quanto riguarda l'unità esterna che l'unità interna, descrivendo in generale i componenti che è possibile trovare all'interno di una pompa di calore, non solo analizzando, quindi, il nostro progetto nello specifico. Seguono una descrizione dei sistemi di produzione di acqua calda sanitaria, facendo una breve panoramica sui serbatoi, in quanto il nostro prodotto finale prevede l'integrazione nell'unità interna del serbatoio puffer per la produzione appunto di ACS, e, infine, una descrizione dell'analisi di mercato e della concorrenza effettuata preliminarmente e della progettazione e della realizzazione della pompa di calore aria-acqua con serbatoio integrato.

Oxidative potential of logwood and pellet burning particles assessed by a novel profluorescent nitroxide probe

This study reports the potential toxicological impact of particles produced during biomass combustion by an automatic pellet boiler and a traditional logwood stove under various combustion conditions using a novel profluorescent nitroxide probe BPEAnit. This probe is weakly fluorescent, but yields strong fluorescence emission upon radical trapping or redox activity. Samples were collected by bubbling aerosol through an impinger containing BPEAnit solution, followed by fluorescence measurement. The fluorescence of BPEAnit was measured for particles produced during various combustion phases, at the beginning of burning (cold start), stable combustion after refilling with the fuel (warm start) and poor burning conditions. For particles produced by the logwood stove under cold-start conditions significantly higher amounts of reactive species per unit of particulate mass were observed compared to emissions produced during a warm start. In addition, sampling of logwood burning emissions after passing through a thermodenuder at 250oC resulted in an 80-100% reduction of the fluorescence signal of BPEAnit probe, indicating that the majority of reactive species were semivolatile. Moreover, the amount of reactive species showed a strong correlation with the amount of particulate organic material. This indicates the importance of semivolatile organics in particle-related toxicity. Particle emissions from the pellet boiler, although of similar mass concentration, were not observed to lead to an increase in fluorescence signal during any of the combustion phases.

The interplay between chondrocyte redifferentiation pellet size and oxygen concentration

Chondrocytes dedifferentiate during ex vivo expansion on 2-dimensional surfaces. Aggregation of the expanded cells into 3-dimensional pellets, in the presence of induction factors, facilitates their redifferentiation and restoration of the chondrogenic phenotype. Typically 1×105–5×105 chondrocytes are aggregated, resulting in “macro” pellets having diameters ranging from 1–2 mm. These macropellets are commonly used to study redifferentiation, and recently macropellets of autologous chondrocytes have been implanted directly into articular cartilage defects to facilitate their repair. However, diffusion of metabolites over the 1–2 mm pellet length-scales is inefficient, resulting in radial tissue heterogeneity. Herein we demonstrate that the aggregation of 2×105 human chondrocytes into micropellets of 166 cells each, rather than into larger single macropellets, enhances chondrogenic redifferentiation. In this study, we describe the development of a cost effective fabrication strategy to manufacture a microwell surface for the large-scale production of micropellets. The thousands of micropellets were manufactured using the microwell platform, which is an array of 360×360 µm microwells cast into polydimethylsiloxane (PDMS), that has been surface modified with an electrostatic multilayer of hyaluronic acid and chitosan to enhance micropellet formation. Such surface modification was essential to prevent chondrocyte spreading on the PDMS. Sulfated glycosaminoglycan (sGAG) production and collagen II gene expression in chondrocyte micropellets increased significantly relative to macropellet controls, and redifferentiation was enhanced in both macro and micropellets with the provision of a hypoxic atmosphere (2% O2). Once micropellet formation had been optimized, we demonstrated that micropellets could be assembled into larger cartilage tissues. Our results indicate that micropellet amalgamation efficiency is inversely related to the time cultured as discreet microtissues. In summary, we describe a micropellet production platform that represents an efficient tool for studying chondrocyte redifferentiation and demonstrate that the micropellets could be assembled into larger tissues, potentially useful in cartilage defect repair.

Production of cast aluminium-graphite particle composites using a pellet method

Copper- and nickel-coated graphite particles can be successfully introduced into aluminium-base alloy melts as pellets to produce cast aluminium-graphite particle composites. The pellets were made by pressing mixtures of nickel- or copper-coated graphite particles and aluminium powders together at pressures varying between 2 and 20 kg mm–2. These pellets were dispersed in aluminium alloy melts by plunging and holding them in the melts using a refractory coated mild steel cone, until the pellets disintegrated and the powders were dispersed. The optimum pressure for the preparation of pellets was 2 to 5 kg mm–2 and the optimum size and percentage of aluminium powder were 400 to 1000mgrm and 35 wt% respectively. Under optimum conditions the recovery of the graphite particles in the castings was as high as 96%, these particles being pushed into the last freezing interdendritic regions. The tensile strength and the hardness of the graphite aluminium alloys made using the pellet method are comparable to those of similar composites made using gas injection or the vortex method. The pellet method however has the advantage of greater reproducibility and flexibility. Dispersion of graphite particles in the matrix of cast aluminium alloys using the pellet method increases their resistance to wear.

Behavior of Ca(OH)2/CaO pellet under dehydration and hydration

With construction of a thermochemical energy conversion prototype system to store solar heat, thermal dissociation of pellets of Ca(OH)2 and hydration of CaO have been investigated in some detail for its application to the system. The inorganic substance is very attractive as a material for long term heat storage, but molar density changes associated with the reaction are fairly large. Therefore, this factor has been taken into account in the kinetic equation. The importance of additives and pellet size has been discussed considering reactivity and strength of pellets. An analysis has been attempted when chemical reaction is important. The deformation of pellets was observed during hydration.

Evaluación del efecto del Zeranol implante Ralgro (pellet) vs. Zeranol tixotrópico (en solución) como promotores de crecimiento en novillos de finalización del Centro Integral de Investigación, Innovación, Producción, Extensión y Enseñanza Agropecuaria, Las Lomas durante el período de Abril a Julio 2014

El presente estudio se realizó con el objetivo de generar información útil sobre las diferencias obtenidas en las ganancias de peso como en utilidades generadas por los tratamientos. Utilizando anabólicos con el mismo principio activo (zeranol), pero con distintas presentación comercial como lo es el zeranol Implante Ralgro: pellets y el zeranol Tixotropico: en solución. El estudio fue experimental, utilizando 2 tratamientos y un grupo control. De manera que el tratamiento 1: Zeranol Implante Ralgro y el tratamiento 2: Zeranol Tixotropi co, al seleccionar los novillos se realizo de un grupo de 250 animales, de los cuales se seleccionaron 27 novillos con pesos similares de aproximadamente 350 kg, características raciales de cruces como brahmán con pardo y brahmán con holstien. El diseño que se utilizó fue completamente aleatorio, para separar los novillos en los grupos experimentales se dividieron 9 novillos por cada grupo, estos en 3 unidades experimentales de 3 animales cada una, luego de ser seleccionados y divididos en sus grupos se les aplico los debido tratamientos a evaluar, a partir de ese momento se inició a realizar pesajes cada 15 días hasta cumplir los 90 días que es el periodo de retiro de los tratamientos; obteniendo así una GMD con el tratamiento 1: zeranol implante 0.76 kg /día/animal, con el tratamiento 2: zeranol Tixotropico 0.71 kg/día/animal y con el grupo control: 0.67 kg/día/a nimal. En la relación beneficio/ costo, se obtuvo con el tratamiento1: zeranol implante 1.27 tratamiento 2: zeranol tixotrópico 1.26 y grupo control: 1.25 teniendo mejores utilidades el tratamiento1. Zeranol implante que por cada córdoba invertido obtuvo 0.27 córdobas de ganancia (utilidades).

Ablation of hydrogen isotopic spherical pellet due to the impact of energetic ions of the respective isotopes

The ablation rate of a hydrogen isotopic spherical pellet G(is) due to the impact of energetic ions of the respective isotopes and its scaling law are obtained using the transsonic neutral-shielding model, where subscript s might refer to either hydrogen or deuterium. Numerical results show that if E0s/E0e2 greater-than-or-equal-to 1.5, G(is)/G(es) greater-than-or-equal-to 20%, where E0s and E0e are the energy of undisturbed ion and electron, respectively, and G(es) is the ablation rate of a pellet due to the impact of electrons. Hence, under the NBI heating, the effect of the impact of energetic ions on the pellet ablation should be taken into consideration. This result also gives an explanation of the observed enhancement of pellet ablation during NBIH.

Optimization of 2-stage gas gun for fusion refueling pellet injection with consideration of real effects

Analytic expression of pellet acceleration by constant base pressure with consideration of gas-wall friction, heat transfer and viscous dissipation that important for high speed injection is obtained. The process of compression stage is formulated by a set of governing equations and can be numerically integrated. Excellent confirmation with experiments is obtained and the ways to optimum match the compression stage with the launch stage are suggested.