Dottorati di ricerca Innovativi fra Università e Azienda

La ricerca proposta interessa principalmente le tematiche PNRR: M4C2, M2C3 e M1C2. Il progetto mira a realizzare scambiatori di calore più resistenti a sollecitazioni esterne e permetterà di ridurre notevolmente la loro rottura e sostituzione.

• Studio degli stress strutturali generatosi e di tenuta a fatica con codici di calcolo numerici
• Ottimizzazione della geometria degli smorzatori in termini di minime perdite di carico e minori sollecitazioni meccaniche sulle componenti critiche dello scambiatore
• Determinazione delle frequenze naturali degli scambiatori a microcanale in funzione dei loro parametri geometrici
• Studio delle vibrazioni in funzione della geometria dello scambiatore, della frequenza di pulsazione e di possibili ulteriori parametri del flusso

• Report di fine attività
• Codici di calcolo e progettazione
• Validazione del calcolo con test sperimentali
• Logiche per la configurazione dello smorzatore più adatto

• Report di fine attività
• Codici di calcolo e progettazione
• Validazione del calcolo con test sperimentali
• Logiche per la configurazione dello smorzatore più adatto

Professore/ricercatore di riferimento: Prof. Enrico Salvati – enrico.salvati@uniud.it
Referente aziendale: Dott. Ing. Gian Luca Gori – g.gori@thermokey.com

Il progetto di ricerca è coerente con la Componente 3 (M2C3) – Efficienza energetica e riqualificazione degli edifici del PNRR. L’efficienza energetica degli edifici rappresenta una delle leve più rilevanti ed efficienti per la riduzione delle emissioni nel nostro Paese. Il componente innovativo proposto da Thermokey può portare ad apprezzabili incrementi di efficienza complessiva in un settore, quello HVAC&R, che rappresenta una quota importante del fabbisogno energetico globale.

• la comprensione dei dettagli delle trasformazioni che avvengono all’interno del distributore
• l’individuazione di un modello di calcolo numerico adatto alla progettazione di un nuovo modello di distributore, mediante stampa 3D, che permetta di migliorare le prestazioni in termini di resa di scambio termico all’evaporatore.
• Analisi degli aspetti termici, dinamici e di comprimibilità
• Analisi termofluidodinamiche bi- e tri-dimensionali, valutando diversi approcci nella modellizzazione delle interfacce liquido vapore e dei meccanismi di passaggio di fase, al fine di ottenere un aumento delle performance all’evaporatore.

Le simulazioni CFD dovranno essere supportate e validate mediante analisi sperimentali.

• La determinazione dei punti di funzionamento dei distributori per varie applicazioni di evaporatori;
• La determinazione dei parametri di input per la scelta dei parametri geometrici necessari alla progettazione;
• L’ottimizzazione della geometria del distributore. La collaborazione con l’azienda prevede:
• Attività di calcolo numerico relativo al distributore mediante i codici disponibili all’interno dell’azienda stessa;
• Individuazione dei parametri di input per la scelta dei parametri geometrici necessari alla progettazione del distributore;
• Produzione di prototipi e successivi test sul campo;
• Supporto allo sviluppo di modelli per la stima delle prestazioni dell’intera macchina in funzione della geometria di distributore scelta. Il principale risultato atteso è rappresentato da una “mappatura” tra dati in ingresso al distributore e la sua geometria e le prestazioni in termini di uniformità del flusso in uscita, come analisi preliminare per una successiva immissione sul mercato del distributore innovativo a stampa 3D.

• Priorità trasversali: il progetto proposto è in linea con le priorità trasversali del PNRR, in particolare per quanto riguarda i giovani (missioni 1 e 4). Il programma di ricerca mira a promuovere la transizione verde e la trasformazione digitale, a migliorare le competenze di occupabilità dei giovani e a favorire la convergenza territoriale. Il progetto garantirà inoltre il rispetto delle normative riguardanti il principio di non discriminazione (parità di trattamento tra le persone, quali che siano nazionalità, sesso, razza od origine etnica, religione, presenza di handicap, età od orientamento sessuale) contribuendo al conseguimento degli obiettivi trasversali di parità di genere e riduzione del divario di cittadinanza.
• Transizioni gemelle (green e digitale): Il progetto sarà in linea con i principi della transizione verde e dell’economia circolare. Gli obiettivi scientifico tecnologici del dottorato di ricerca, in particolare, concorrono al conseguimento della neutralità climatica con un potenziale impatto sulla riduzione dell’inquinamento ambientale nel settore HVAC&R.
• Non arrecare un danno significativo – DNSH: L’esecuzione delle attività del progetto non causerà danni di alcun tipo agli obiettivi ambientali (principio del DNSH), ai sensi dell’articolo 17 del Regolamento (UE) 2020/852), puntando in effetti alla riduzione dell’inquinamento e dei danni ambientali.
• Open science e FAIR Data: I dati ottenuti dal progetto e non legati a vincoli di riservatezza industriale saranno pubblicati e resi disponibili.

Professore/ricercatore di riferimento:Prof. Giulio Croce – giulio.croce@uniud.it
Referente aziendale: Sandro Ortolano – s.ortolano@thermokey.com

Il progetto formativo e di ricerca è coerente con la Componente 3 (M2C3) – Efficienza energetica e riqualificazione degli edifici del PNRR. L’efficienza energetica degli edifici rappresenta una delle leve più rilevanti ed efficienti per la riduzione delle emissioni nel nostro Paese. Il componente innovativo proposto da Thermokey può portare ad apprezzabili incrementi di efficienza complessiva in un settore, quello HVAC&R, che rappresenta una quota importante del fabbisogno energetico globale.

• Analisi teorica di uno scambiatore di calore a microcanale a tre fluidi con comprensione dei meccanismi fisici di scambio termico in ogni condizione operativa
• Sviluppare una procedura di progettazione delle geometrie della macchina per le varie applicazioni in termini di prestazioni termodinamiche, stress termomeccanici, facilità di produzione e assemblaggio
• Creare le logiche dei controllori che, a seconda della specifica applicazione industriale, modificano i parametri termodinamici e di flusso della macchina per definire il punto di funzionamento ottimo dell’impianto complessivo

Saranno generate alcune configurazioni ottime di tubi e collettori accoppiando simulazioni CFD mirate e algoritmi di machine learning per la selezione delle geometrie. Il perfezionamento del sistema renderà possibile una maggiore integrazione impiantistica, trasformando lo scambiatore di calore in un elemento flessibile di interfaccia termica tra diversi sottosistemi.

La collaborazione con l’azienda prevede:

• attività di calcolo numerico relativo alle geometrie del MSDF mediante i codici disponibili all’interno dell’azienda stessa;
• produzione di prototipi e successivi test sul campo;
• individuazione di configurazioni di impianto per applicazioni rappresentative;
• supporto allo sviluppo di modelli termodinamici per l’analisi e l’ottimizzazione degli impianti che utilizzano il componente MSDF.

Professore/ricercatore di riferimento: Prof. Stefano Savino – stefano.savino@uniud.it
Referente aziendale: Dott. Ing. Gian Luca Gori – g.gori@thermokey.com

Il presente programma è in linea con la missione 1 M1C2 investimento 5 del PNRR.

• Analisi del processo di brasatura attuale;
• Sperimentazioni in riferimento all’ottimizzazione del processo di brasatura attraverso dei trattamenti termici statici su piccola scala;
• Valutazione di nuovi materiali brasanti e da brasare;
• Caratterizzazioni meccaniche e microstrutturali dei materiali;
• Valutazione prestazionale in termini di durabilità del componente;
• Valutazione dei parametri del processo di brasatura in funzione dei materiali utilizzati;

I risultati attesi hanno lo scopo ultimo di ottenere un processo di brasatura ottimizzato anche nell’ottica green, ovvero utilizzando dei materiali a basso impatto ambientale. I risultati ottenuti saranno poi utili ad aumentare la durabilità dei componenti.

• Ottimizzazione del processo di brasatura su larga scala utilizzando l’impianto produttivo, con lo scopo di riprodurre i risultati ottenuti in laboratorio;
• Test di durabilità.

Professore/ricercatore di riferimento: Prof. Alex Lanzutti – alex.lanzutti@uniud.it
Referente aziendale: Ing. Sandro Ortolano – s.ortolano@thermokey.com