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| SISTEMA DI REFRIGERAZIONE A COMPRESSIONE | ||
| DOMANDE O COMMENTI | ||
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AUTHOR: | Roger Yeh |
| E-MAIL: | [email protected] | |
| COURSE: | 2 | |
| CLASSA/ANNO: | 1 | |
Requisiti funzionali di base: Rimuovere il calore da una regione chiusa.
PARAMETRO DI PROGETTAZIONE: Sistemi di refrigerazione a compressione.
GEOMETRIA/STRUTTURA:
Refrigerante, compressore, valvola di espansione (dispositivo di controllo del flusso), evaporatore, condensatore, tubi.
Skematic of Compression Refrigeration System
EXPLANATION OF HOW IT WORKS/ IS USED:
Il refrigerante passa attraverso il compressore, che aumenta la pressione del refrigerante. Poi il refrigerante scorre attraverso il condensatore, dove si condensa dalla forma di vapore alla forma liquida, emettendo calore nel processo. Il calore emesso è ciò che rende il condensatore “caldo al tatto”. Dopo il condensatore, il refrigerante passa attraverso la valvola di espansione, dove sperimenta una caduta di pressione. Infine, therefrigerant va all’evaporatore. Il refrigerante trae calore dall’evaporatore che provoca la vaporizzazione del refrigerante. L’evaporatore trae calore dalla regione che deve essere raffreddata. Il refrigerante vaporizzato torna al compressore per riavviare il ciclo.
Altro dettaglio:
Compressore: Dei compressori alternativi, rotativi e centrifughi, il più popolare tra la refrigerazione commerciale domestica o di piccola potenza è quello alternativo. Il compressore alternativo è simile al motore di un’automobile. Un pistone è guidato da un motore per “aspirare” e comprimere il refrigerante in un cilindro. Mentre il pistone si muove verso il basso nel cilindro (aumentando il volume del cilindro), “succhia” il refrigerante dall’evaporatore. La valvola di aspirazione si chiude quando la pressione del refrigerante nel cilindro raggiunge la pressione nell’evaporatore. Quando il pistone raggiunge il punto di massimo spostamento verso il basso, comprime il refrigerante nella corsa verso l’alto. Il refrigerante viene spinto attraverso la valvola di scarico nel condensatore. Sia la valvola di aspirazione che quella di scarico sono progettate in modo che il flusso del refrigerante viaggi solo in una direzione attraverso il sistema.
Diagramma del compressore (azionato a cinghia in questo caso)
Dettaglio della funzione della valvola del compressore
 Componenti della refrigerazione a compressione in un frigorifero per dormitori |
Condensatore: Il condensatore rimuove il calore ceduto durante la liquefazione del refrigerante vaporizzato. Il calore viene ceduto quando la temperatura scende alla temperatura di condensazione. Poi, altro calore (in particolare il calore latente di condensazione) viene rilasciato quando il refrigerante si liquefa. Ci sono condensatori raffreddati ad aria e ad acqua, che prendono il nome dal loro mezzo di condensazione. Il più popolare è il condensatore raffreddato ad aria. I condensatori consistono in tubi con alette esterne. Il refrigerante è forzato attraverso il condensatore. Per rimuovere più calore possibile, i tubi sono disposti in modo da massimizzare la superficie. I ventilatori sono spesso utilizzati per aumentare il flusso d’aria forzando l’aria sulle superfici, aumentando così la capacità del condensatore di cedere calore. |
Evaporatore: Questa è la parte del sistema di refrigerazione che fa il raffreddamento vero e proprio. Poiché la sua funzione è di assorbire il calore nel sistema di refrigerazione (da dove non si vuole), l’evaporatore è posto nella zona da raffreddare. Il refrigerante è lasciato entrare e misurato da un dispositivo di controllo del flusso, e alla fine rilasciato al compressore. L’evaporatore consiste in tubi alettati, che assorbono il calore dall’aria soffiata attraverso una bobina da un ventilatore. Alette e tubi sono fatti di metalli con alta conducibilità termica per massimizzare il trasferimento di calore. Therefrigerant vaporizza dal calore che assorbe calore nell’evaporatore.
Dispositivo di controllo del flusso (valvola di espansione): Questo controlla il flusso del refrigerante liquido nell’evaporatore. I dispositivi di controllo di solito sono termostatici, cioè rispondono alla temperatura del refrigerante.
FISICA DOMINANTE:
Tutte le variabili sono in unità di massa unitaria.
| Variabile | Descrizione | Unità metriche | Unità inglesi |
| h1, h2, h3, h4, hi | entalpie alle fasi i | kJ/kg | Btu/lbm |
| qin | Calore nel sistema | kJ/kg | Btu/lbm |
| qout | Calore fuori del sistema | kJ/kg | Btu/lbm |
| lavoro | lavoro nel sistema | kJ/kg | Btu/lbm |
| b | coefficiente di prestazione | — | — |
Thermodynamics
Dalla fase 1 alla fase 2, l’entalpia del refrigerante rimane approssimativamente costante, quindi
h1 ~ h2.
Dallo stadio 2 allo stadio 3, il calore viene immesso nel sistema, quindi
qin = h3 h2 =h3 h1.
Dallo stadio 3 allo stadio 4, il lavoro viene immesso nel compressore, quindi
lavoro = h4 h3.
Dallo stadio 4 allo stadio 1, il calore viene ceduto attraverso il condensatore, quindi
qout = h4 h1.
Il coefficiente di prestazione descrive l’efficienza dell’evaporatore nell’assorbire il calore in relazione al lavoro svolto, quindi
b = effetto di refrigerazione / lavoro in entrata = qin/ lavoro = (h3 h1) / (h4 h3).
FISICA DEL FRIGORIFERO:
Il trasferimento di calore dipende dalle proprietà del refrigerante. Diversi refrigeranti avranno ovviamente diversi valori di entalpia per un dato stato. Nel trattare un refrigerante specifico, i valori entalpici dipendono dalle temperature e dalle pressioni nelle regioni calde e fredde. La temperatura circostante influisce sulla capacità del sistema di refrigerazione di raffreddare la regione chiusa; chiaramente, se la temperatura esterna è molto calda (cioè molto al di sopra della temperatura ambiente), il sistema potrebbe non riuscire ad abbassare la temperatura della regione chiusa come farebbe a temperatura ambiente.
Piani/grafici/tabelle:
Nessuno presentato
DOVE TROVARE I SISTEMI DI REFRIGERAZIONE A COMPRESSIONE:
Frigoriferi e condizionatori d’aria.