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ESSE - Wilhelm Nießen November 2002 REFRIGERAZIONE Corso Base II

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ESSE - Wilhelm Nießen November 2002

REFRIGERAZIONE

Corso Base II

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Temperatura

Cosa e’ il freddo?

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Temperatura

Dal punto di vista fisico la parola Freddo non e’ corretta.Si parla di calore.Il Calore e’ una forma di energia.Ogni materiale ha piu’ o meno energia.Si puo’ misurare la temperatura.Confrontando le temperature dei materiali si puo’ parlare di piu’ caldo o piu’ freddo.

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Pressione

Cosa e’ la pressione?

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Pressione

Definizione:p = F / A

p: pressione in Pascal [Pa]F: forza in Newton [N]A: superficie [m*m]

La Pressione Atmosferica e’ circa 100 000 Pa

In applicazioni tecniche la pressioneviene ancora indicata in bar.1 bar = 100 000 Pa

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Tavola di conversione

Pa (N/m²) Pascal bar

at (kgf/cm²) atmosfera

tecnica

atm atmosfera

fisicakgf/m² Torr psi

(lbs/sq.in.)

Pa (N/m²) Pascal 1 10-5 0,102 x 10-4 0,987 x 10-5 0,102 0,0075 1,45 x 10-4

bar 100 000 1 1,02 0,987 10 200 750 14,49

at (kgf/cm²)atmosfera

tecnica98 100 0,981 1 0,968 10 000 736 14,22

atm atmosfera

fisica101 325 1,013 1,033 1 10 330 760 14,69

kgf/m² 9,81 9,81 x 10-5 10-4 0,968 x 10-4 1 0,0736 1,42 x 10-3

Torr 133 0,00133 0,00136 0,00132 13,6 1 0,019

psi(lbs/sq.in.) 6897 6,89 x 10-2 7,03 x 10-2 6,80 x 10-2 703,07 51,733 1

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Pressione

Manometro Vuotometro

In applicazioni tecniche vengono utlilizzatidue tipi di misuratori.•Manometro: Misura la sovrapressione.•Vuotometro: Misura la pressione assoluta

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Temperatura - Pressione

La temperatura e la pressione sonograndezze strettamente legate.Esempio:Pentola a pressione (riduco il tempo dicottura).

La pressione aumenta cosi’ si raggiungonotemperature piu’ elevate.

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Temperatura - Pressione

Esempio:Punto di evaporazione a diverse altitudini

La pressione atmosferica in montagna e’ piu’ bassarispetto a quella a livello del mare e la temperaturadi evaporazione e’ piu’ bassa.

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Temperatura - PressioneCurva della pressione di vaporedell’acqua.

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Temperatura - PressioneCommento:

Prima della ricarica del circuito frigoriferobisogna fare il vuoto.

1. Tutti i residui di gas vengono eliminati.2. Nel circuito viene tolta l’umidità.

(la pressione e’ cosi’ bassa chel’umidita’ residua nel circuito si trasformadallo stato liquido a gassoso)

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RaffreddamentoSi puo’ raffreddare qualcosa se sottraicalore.

Ricorda!Il calore si puo’ trasmettere solo da un corpo piu’ caldo ad uno piu’ freddo.

Quali tipi di sistemi refrigeranti conosci?

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Sottrarre Calore

Wärme

Heat

Wärme

Heat

Wärme

Heat

Il calore dovrebbe essere sottratto dallo scomparto e la trasmissione del caloreeffettuata dai refrigeranti.

Entalpia di EvaporazioneKJ / Kg Refrigerante

legata alla cilindrata del compressore.

La capacita’ refrigerante e’ legata al flusso di refrigerante che e’

raffreddamento=sottrazione calore

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Raffreddamento – Calore dievaporazione

Nei frigoriferi e congelatori il calore vienesottratto attraverso l’evaporazione del refrigerante.

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Circuito refrigerante

I componenti del circuito refrigerante sono:

1. Compressore

2. Evaporatore

3. Condensatore

4. Capillare

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Circuito refrigerante

evaporatore

condensatore

compressore

filtro

Q

P

capillare

Q

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Raffreddamento - RefrigerantiL’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 normalecompressore. Per la refrigerazione domestica ilrefrigerante dovrebbe avere un punto dievaporazione basso e un elevato calore dievaporazione.

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Refrigerante

R12R12 e‘ stato usato per molti decenni come refrigerante standard neifrigoriferi, 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 diclorodifluorometanoFormula chimica C Cl2 F2Peso molecolare 120,92 g/molPunto di evaporazione allapressione atmosferica (1013 hPa) - 29,8 oCPunto di solidificazione - 158 oC

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Refrigerante

R12Calore di evaporazione 166 kJ/ kg Colore del liquido incoloreInfiammabilita‘ non infiammabileOdore leggermente dolceLimiti di esplosione non esplosivoTossicita‘ non tossicoODP 5,5% rispetto a R11 (Potenziale di distruzione dell‘ozono)

HGWP 34% rispetto a R11 (Potenziale di riscaldamentoterrestre per effetto serra) 4300% rispetto a CO2, dopo 20anni

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Refrigerante

R134aR134a ha caratteristiche fisiche e termodinamiche simili all‘R12. R134a non influisce sul buco dell‘ozono, e ha un effetto ridotto sulriscaldamento globale per l‘effetto serra; viene utilizzato come sostituto dell‘R12.

Denominazione 1,1,1,2-tetrafluorometanoFormula chimica F H2 C C F3Peso molecolare 102 g/molPunto di evaporazione alla - 26,3 oCpressione atmosferica (1013 hPa)Punto di solidificazione - 101 oC

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Refrigerante

R134aCalore di evaporazione 215 kJ/ kg Colore del liquido incoloreInfiammabilita‘ non infiammabileOdore inodoreLimiti di esplosione non esplosivoTossicita‘ non tossicoODP 0 HGWP 0,29 (10% rispetto a R11

3200% ripetto a CO2, dopo 16 anni400% rispetto a CO2, dopo 500 anni)

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Refrigerante

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 alcuneprecauzioni di sicurezza.

Denominazione dimetilpropano (Isobutano)Formula chimica CH(CH3)3 (i-C4H10)Peso molecolare 58,123 g/molTemperatura di evaporazione - 11,61 oCalla pressione atmosferica (1013 hPa)Punto di solidificazione - 159,45 oC

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Refrigerante

R600a (Isobutano)Calore di evaporazione 366,7 kJ/ kg Colore del liquido incoloreInfiammabilita‘ si‘ - temperatura di ignizione: 460 °C

punto di fiamma: - 80 °COdore leggermente dolceLimiti di esplosione esplosivo tra 1,8 and 8,5% vol.Tossicita‘ non tossico; leggermente narcotico in grandi

concentrazioni; concentrazione max.ammessa: 1000 ppm

ODP 0 HGWP 0

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Proprieta’ del refrigeranteRefrigerante

Punto di evaporazione (a 1,013 bar)

Condensazione 55°C Pabs

Entalpia all’evaporazione

Entalpia Evap. 32/-25°C

Densita’ -25°C

Pressione Evap. -25°C Pabs

Volume -25°C

R12

- 30 °C

13,72 bar

40 Kcal/Kg

29 Kcal/Kg

7,69 Kg/m³

1,24 bar

130 dm³/Kg

R134a

- 26 °C

14,91 bar

51 Kcal/Kg

37 Kcal/Kg

5,56 Kg/m³

1,07bar

180 dm³/Kg

R600a

- 12 °C

7,77 bar

88 Kcal/Kg

65 Kcal/Kg

1,67 Kg/m³

0,56bar

600 dm³/Kg

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RefrigeranteTavola delle pressioni di evaporazione

Temperaturat [°C]

Pressione assolutapass [bar]

R12 R22 R134a R600a

-60 0,226 0,376 0,163 0,08957-55 0,300 0,497 0,223 0,12201-50 0,392 0,646 0,299 0,16356-45 0,505 0,830 0,396 0,21604-40 0,642 1,053 0,516 0,28144-35 0,807 1,321 0,666 0,36196-30 1,000 1,640 0,848 0,45998-25 1,237 2,016 1,067 0,57807-20 1,510 2,455 1,330 0,71894-15 1,827 2,964 1,642 0,88548-10 2,193 3,550 2,008 1,0807-5 2,612 4,219 2,435 1,30770 3,089 4,980 2,929 1,56985 3,629 5,839 3,497 1,8703

10 4,238 6,803 4,146 2,212515 4,921 7,882 4,883 2,600120 5,682 9,081 5,716 3,036625 6,529 10,41 6,651 3,525430 7,465 11,88 7,698 4,070435 8,498 13,50 8,865 4,675040 9,634 15,27 10,16 5,343145 10,88 17,21 11,59 6,078450 12,24 19,33 13,17 6,884655 13,72 21,64 14,91 7,765760 15,33 24,15 16,81 8,7257

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Refrigerantediagramma delle pressioni di evaporazione

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

-60 -40 -20 0 20 40 60Temperatura [°C]

p as

s [b

ar]

R134a

R22

R12

R600a

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Compressore

Come lavora ilcompressore?

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Adatto

Compressore ermetico per elettrodomestico

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Costruzione (Ermetico)

Copertura

Compressore

Motore asincrono

Guscio

Morsettiera

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Scopo

L’obiettivo principale del compressorenei frigoriferi e congelatori e’ di

produrre la pressione di aspirazione e scarico richiesta e far circolare il

refrigerante nel circuito.

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Funzione (Ermetico)

aspirazione

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Funzione (Ermetico)

compressione

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Funzione (Ermetico)

scarico

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Sistema refrigerante

Il refrigerante attraversa il compressore cheinnalza la pressione del refrigerante e attraversail condensatore. Condensa da vapore a liquido e va all’organo di laminazione (Tubo Capillare).

Alla fine, il refrigerante attraversa l’evaporatore. Il liquido evapora.

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Capacita’ refrigerante (Kcal)Wär

me

Heat

Wärme

Heat

Wärme

La capacita’ refrigerante dei frigoriferi e congelatoridomestici e’ compresa tra 40-215 Kcal circa

53Kcal 70Kcal

127Kcal

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Capacita’ refrigerante (Kcal)

GL35AA GL45AA

GL80AA

3,67cc 4,56cc

8,10cc

53Kcal 70Kcal

127Kcal

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Capacita’ refrigerante (Kcal)

GL35AA GL45AA

GL80AA

3,67cc 4,56cc

8,10cc

53Kcal 70Kcal

127Kcal

88W 100W

159W>53Kcal >70Kcal

>127Kcal

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