Refrigerante

REFRIGERAZIONE
Corso Base II
ESSE - Wilhelm Nießen
November 2002
Temperatura
Cosa e’ il freddo?
ESSE - Wilhelm Nießen
November 2002
Temperatura
z Dal punto di vista fisico la parola Freddo non e’
corretta.
z Si parla di calore.
z Il Calore e’ una forma di energia.
z Ogni materiale ha piu’ o meno energia.
z Si puo’ misurare la temperatura.
z Confrontando le temperature dei materiali si puo’
parlare di piu’ caldo o piu’ freddo.
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November 2002
Pressione
Cosa e’ la pressione?
ESSE - Wilhelm Nießen
November 2002
Pressione
z Definizione:
p=F/A
p: pressione in Pascal [Pa]
F: forza in Newton [N]
A: superficie [m*m]
z La Pressione Atmosferica e’ circa
100 000 Pa
z In applicazioni tecniche la pressione
viene ancora indicata in bar.
1 bar = 100 000 Pa
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November 2002
Tavola di conversione
Pa (N/m²)
Pascal
at (kgf/cm²)
atmosfera
tecnica
bar
atm
atmosfera
fisica
kgf/m²
Torr
0,102
0,0075
psi
(lbs/sq.in.)
Pa (N/m²)
Pascal
1
bar
100 000
1
1,02
0,987
10 200
750
14,49
98 100
0,981
1
0,968
10 000
736
14,22
101 325
1,013
1,033
1
10 330
760
14,69
1
0,0736
13,6
1
0,019
703,07
51,733
1
at (kgf/cm²)
atmosfera
tecnica
atm
atmosfera
fisica
10
-5
0,102 x 10
-5
kgf/m²
9,81
9,81 x 10
Torr
133
0,00133
psi
(lbs/sq.in.)
6897
6,89 x 10
ESSE - Wilhelm Nießen
-2
10
-4
-4
0,968 x 10
0,00136
7,03 x 10
0,987 x 10
-2
-5
-4
0,00132
6,80 x 10
-2
1,45 x 10
1,42 x 10
-4
-3
November 2002
Pressione
In applicazioni tecniche vengono utlilizzati
due tipi di misuratori.
•Manometro:
Misura la sovrapressione.
•Vuotometro: Misura la pressione assoluta
Manometro
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Vuotometro
November 2002
Temperatura - Pressione
z La temperatura e la pressione sono
grandezze strettamente legate.
z Esempio:
Pentola a pressione (riduco il tempo di
cottura).
La pressione aumenta cosi’ si raggiungono
temperature piu’ elevate.
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November 2002
Temperatura - Pressione
z Esempio:
Punto di evaporazione a diverse altitudini
La pressione atmosferica in montagna e’ piu’ bassa
rispetto a quella a livello del mare e la temperatura
di evaporazione e’ piu’ bassa.
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November 2002
Temperatura - Pressione
z Curva della pressione di vapore
dell’acqua.
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November 2002
Temperatura - Pressione
z Commento:
Prima della ricarica del circuito frigorifero
bisogna fare il vuoto.
1. Tutti i residui di gas vengono eliminati.
2. Nel circuito viene tolta l’umidità.
(la pressione e’ cosi’ bassa che
l’umidita’ residua nel circuito si trasforma
dallo stato liquido a gassoso)
ESSE - Wilhelm Nießen
November 2002
Raffreddamento
z Si puo’ raffreddare qualcosa se sottrai
calore.
z Ricorda!
Il calore si puo’ trasmettere solo da un
corpo piu’ caldo ad uno piu’ freddo.
z Quali tipi di sistemi refrigeranti conosci?
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November 2002
Sottrarre Calore
Il calore dovrebbe essere sottratto dallo
scomparto e la trasmissione del calore
effettuata dai refrigeranti.
raffreddamento=sottrazione calore
La capacita’ refrigerante e’ legata al
flusso di refrigerante che e’
e
legata alla cilindrata del
rm
ä
W at
e
H
e
compressore.
är m
W
at
He e
rm
Wä at
He
Entalpia di Evaporazione
KJ / Kg Refrigerante
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November 2002
Raffreddamento – Calore di
evaporazione
z Nei frigoriferi e congelatori il calore viene
sottratto attraverso l’evaporazione del
refrigerante.
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November 2002
Circuito refrigerante
I componenti del circuito refrigerante sono:
z 1.
Compressore
z 2.
Evaporatore
z 3.
Condensatore
z 4.
Capillare
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Circuito refrigerante
Q
evaporatore
P
compressore
capillare
condensatore
filtro
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Q
November 2002
Raffreddamento - Refrigeranti
z L’acqua e’ un pessimo refrigerante.
Il punto di evaporazione e’ troppo alto.
La pressione necessaria (a -25°C) e’ cosi’
bassa che bisognerebbe usare un sistema
di evacuazione invece di un normale
compressore.
z Per la refrigerazione domestica il
refrigerante dovrebbe avere un punto di
evaporazione basso e un elevato calore di
evaporazione.
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November 2002
Refrigerante
z R12
R12 e‘ stato usato per molti decenni come refrigerante standard nei
frigoriferi, congelatori o anche pompe di calore. E‘ un CFC con
potenziale di distruzione dell‘ozono e di riscaldamento terrestre per
l‘effetto serra diversi da zero.
Denominazione
Formula chimica
Peso molecolare
Punto di evaporazione alla
pressione atmosferica (1013 hPa)
Punto di solidificazione
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diclorodifluorometano
C Cl2 F2
120,92 g/mol
- 29,8 oC
- 158 oC
November 2002
Refrigerante
z R12
Calore di evaporazione
166 kJ/ kg
Colore del liquido
incolore
Infiammabilita‘
non infiammabile
Odore
leggermente dolce
Limiti di esplosione
non esplosivo
Tossicita‘
non tossico
ODP
5,5% rispetto a R11
(Potenziale di distruzione dell‘ozono)
HGWP
(Potenziale di riscaldamento
terrestre per effetto serra)
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34% rispetto a R11
4300% rispetto a CO2, dopo 20anni
November 2002
Refrigerante
z R134a
R134a ha caratteristiche fisiche e termodinamiche simili all‘R12.
R134a non influisce sul buco dell‘ozono, e ha un effetto ridotto sul
riscaldamento globale per l‘effetto serra; viene utilizzato come
sostituto dell‘R12.
Denominazione
Formula chimica
Peso molecolare
Punto di evaporazione alla
pressione atmosferica (1013 hPa)
Punto di solidificazione
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1,1,1,2-tetrafluorometano
F H2 C C F3
102 g/mol
- 26,3 oC
- 101 oC
November 2002
Refrigerante
z R134a
Calore di evaporazione
Colore del liquido
Infiammabilita‘
Odore
Limiti di esplosione
Tossicita‘
ODP
HGWP
ESSE - Wilhelm Nießen
215 kJ/ kg
incolore
non infiammabile
inodore
non esplosivo
non tossico
0
0,29 (10% rispetto a R11
3200% ripetto a CO2, dopo 16 anni
400% rispetto a CO2, dopo 500 anni)
November 2002
Refrigerante
z R600a (Isobutano)
R600 e‘ un idrocarburo puro, e non danneggia lo strato di ozono.
Inoltre non contribuisce al riscaldamento della superficie terrestre.
Ma R 600a e‘ un gas infiammabile, e bisogna osservare alcune
precauzioni di sicurezza.
Denominazione
dimetilpropano (Isobutano)
Formula chimica
CH(CH3)3
(i-C4H10)
Peso molecolare
58,123 g/mol
Temperatura di evaporazione
- 11,61 oC
alla pressione atmosferica (1013 hPa)
Punto di solidificazione
- 159,45 oC
ESSE - Wilhelm Nießen
November 2002
Refrigerante
z R600a (Isobutano)
Calore di evaporazione 366,7 kJ/ kg
Colore del liquido
incolore
Infiammabilita‘
si‘ temperatura di ignizione: 460 °C
punto di fiamma:
- 80 °C
Odore
leggermente dolce
Limiti di esplosione
esplosivo tra 1,8 and 8,5% vol.
Tossicita‘
non tossico; leggermente narcotico in grandi
concentrazioni; concentrazione max.
ammessa: 1000 ppm
ODP
HGWP
ESSE - Wilhelm Nießen
0
0
November 2002
Proprieta’ del refrigerante
Refrigerante
Punto di evaporazione (a 1,013 bar)
Condensazione 55°C Pabs
R12
R134a
R600a
- 30 °C
- 26 °C
- 12 °C
13,72 bar
14,91 bar
7,77 bar
Entalpia all’evaporazione
40 Kcal/Kg 51 Kcal/Kg 88 Kcal/Kg
Entalpia Evap. 32/-25°C
29 Kcal/Kg 37 Kcal/Kg 65 Kcal/Kg
Densita’ -25°C
7,69 Kg/m³
5,56 Kg/m³
1,67 Kg/m³
1,24 bar
1,07bar
0,56bar
Pressione Evap. -25°C Pabs
Volume -25°C
ESSE - Wilhelm Nießen
130 dm³/Kg 180 dm³/Kg 600 dm³/Kg
November 2002
Refrigerante
Tavola delle pressioni di evaporazione
Temperatura
t [°C]
-60
-55
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
ESSE - Wilhelm Nießen
Pressione assoluta
pass [bar]
R12
R22
R134a
R600a
0,226
0,300
0,392
0,505
0,642
0,807
1,000
1,237
1,510
1,827
2,193
2,612
3,089
3,629
4,238
4,921
5,682
6,529
7,465
8,498
9,634
10,88
12,24
13,72
15,33
0,376
0,497
0,646
0,830
1,053
1,321
1,640
2,016
2,455
2,964
3,550
4,219
4,980
5,839
6,803
7,882
9,081
10,41
11,88
13,50
15,27
17,21
19,33
21,64
24,15
0,163
0,223
0,299
0,396
0,516
0,666
0,848
1,067
1,330
1,642
2,008
2,435
2,929
3,497
4,146
4,883
5,716
6,651
7,698
8,865
10,16
11,59
13,17
14,91
16,81
0,08957
0,12201
0,16356
0,21604
0,28144
0,36196
0,45998
0,57807
0,71894
0,88548
1,0807
1,3077
1,5698
1,8703
2,2125
2,6001
3,0366
3,5254
4,0704
4,6750
5,3431
6,0784
6,8846
7,7657
8,7257
November 2002
Refrigerante
diagramma delle pressioni di evaporazione
25,0
R22
p ass [bar]
20,0
R134a
15,0
R12
10,0
R600a
5,0
0,0
-60
ESSE - Wilhelm Nießen
-40
-20
0
20
Tem peratura [°C]
40
60
November 2002
Compressore
Come lavora il
compressore?
ESSE - Wilhelm Nießen
November 2002
Adatto
Compressore ermetico per elettrodomestico
ESSE - Wilhelm Nießen
November 2002
Costruzione (Ermetico)
Copertura
Compressore
Motore asincrono
Guscio
Morsettiera
ESSE - Wilhelm Nießen
November 2002
Scopo
L’obiettivo principale del compressore
nei frigoriferi e congelatori e’ di
produrre la pressione di aspirazione e
scarico richiesta e far circolare il
refrigerante nel circuito.
ESSE - Wilhelm Nießen
November 2002
Funzione (Ermetico)
aspirazione
ESSE - Wilhelm Nießen
November 2002
Funzione (Ermetico)
compressione
ESSE - Wilhelm Nießen
November 2002
Funzione (Ermetico)
scarico
ESSE - Wilhelm Nießen
November 2002
Sistema refrigerante
Il refrigerante attraversa il compressore che
innalza la pressione del refrigerante e attraversa
il condensatore. Condensa da vapore a liquido e
va all’organo di laminazione (Tubo Capillare).
Alla fine, il refrigerante attraversa l’evaporatore.
Il liquido evapora.
ESSE - Wilhelm Nießen
November 2002
Capacita’ refrigerante (Kcal)
rme
Wä at
He e
rm
Wä at
He e
rm
Wä
La capacita’ refrigerante dei frigoriferi e congelatori
domestici e’ compresa tra 40-215 Kcal circa
53Kcal
ESSE - Wilhelm Nießen
127Kcal
70Kcal
November 2002
Capacita’ refrigerante (Kcal)
GL80AA
8,10cc
GL35AA
GL45AA
3,67cc
4,56cc
53Kcal
ESSE - Wilhelm Nießen
127Kcal
70Kcal
November 2002
Capacita’ refrigerante (Kcal)
GL80AA
>53Kcal
>70Kcal
88W
100W
3,67cc
53Kcal
ESSE - Wilhelm Nießen
8,10cc
127Kcal
GL45AA
GL35AA
159W
>127Kcal
4,56cc
70Kcal
November 2002
Fine
Corso Base II
ESSE - Wilhelm Nießen
November 2002