Il ciclo frigorifero

Un impianto frigorifero funziona in base a un principio fisico e cioè:

1) una sostanza che passa dallo stato liquido allo stato gassoso assorbe calore dunque si potrebbe, in termini semplici, dire che "produce freddo", quindi avremo [evaporazione di un fluido = sottrazione di calore]

2) se una sostanza allo stato gassoso viene compressa poi raffreddata, ritorna allo stato liquido e cede calore, quindi avremo [condensazione = cessione di calore]

Praticamente tutte le sostanze liquide evaporano e lo fanno più o meno velocemente in base alla temperatura che le circonda. Il passaggio dallo stato liquido allo stato gassoso avviene mediante sottrazione di calore all'ambiente circostante fino alla saturazione dello stesso. Anche se tutti i liquidi sono in grado di evaporare e anche vero che ognuno ha la sua velocità per farlo, la benzina evapora molto più velocemente dell'acqua e sua volta l'alcool evapora ancora più velocemente della benzina è quando lo fa produce freddo. Se volete una conferma di tutto ciò basta che facciate una prova con un profumo, un dopo barba, un prodotto che contenga alcool, passatevelo sulla pelle e nel attimo che segue sentirete una sensazione di fresco che altro non è che il risultato dell'evaporazione del liquido che sottrae calore alla vostra pelle.

Il tempo di evaporazione di un liquido e legato al suo cambiamento di stato, più veloce sarà il passaggio da liquido a gas maggiore sarà la resa frigorifera della sostanza. [maggior velocità di evaporazione = maggior resa frigorifera]

La più grande qualità che deve possedere un fluido per potere essere usato per produrre freddo e proprio questa la velocità di evaporazione, deve dunque essere in grado di assorbire velocemente il calore. I fluidi più usati per produrre freddo sono l'ammoniaca e gli clorofluorocarburi (HCFC). Ci sono anche altri fluidi che sono usati per le loro qualità, come per esempio l'azoto liquido, però qui' siamo già nel campo della criogenia.

Quindi possiamo dire che il ciclo frigorifero e' un ciclo termodinamico in grado di trasferire calore da un ambiente ad un altro,esistono diversi tipi di cicli frigoriferi:

Il ciclo ad assorbimento,il ciclo di Stirling e il ciclo di Kelvin detto a compressione

che e' il ciclo che piu' ci interessa visto che e' il piu'diffuso.

Come fa il fluido ad evaporare e poi a condensare?:

E' qui che entra in gioco il discorso pressione temperatura. Dicevamo prima che per evaporare, il fluido ha bisogno di calore... beh siamo fortunati!: l'aria calda all'interno del locale o della cella e' proprio cio' che abbiamo.

Si parlava anche di pressione: a seconda della pressione, piu' o meno temperatura e' richiesta per poter cambiare di stato. Chi ha già sentito dire che in cima al monte bianco l'acqua bolle a 97° anziché a 100? Questo perchè lassù la pressione atmosferica e' minore. Nel nostro impianto, invece di portare l'evaporatore a 4810 metri, cosa abbastanza scomoda ed inutile, e' stata inserita una “strozzatura” all'interno del circuito del fluido. In questo modo il fluido avrà una pressione piu' alta prima della strozzatura, per poi calare drasticamente di pressione una volta passata la strozzatura. (e' un po' come quando si e' tutti in fila prima dell'incidente in autostrada, e una volta passato l'incidente, come per magia, il traffico si dirada). Ecco, mettere questa strozzatura poco prima che si arrivi al nostro evaporatore interno, fa si che da li' in poi il fluido cominci a sottrarre calore alla nostra aria raffrescandola,evaporando completamente al contempo.

Una volta evaporato, questo fluido ora gassoso ritorna al compressore che lo aspira e lo comprime..... Bene ora ci troviamo con un fluido che ha una pressione abbastanza alta, ma che e' ancora gassoso e in quello stato non ci è utile (ricordiamo che e' il cambio di stato da liquido a gassoso, ad assorbire calore).... Bisogna che il fluido torni ad essere liquido prima di arrivare alla "strozzatura"o organo di laminazione.

Per fare questo, la pressione e' gia' alta a causa della compressione e quindi dobbiamo mettererlo in condizione di poter cedere il suo calore. E' per questo che c'e' bisogno delle unità esterne o condensatori,in cui viene fatto passare il fluido, che a contatto con l'aria esterna cede ad essa il suo calore e cambia di stato, da gassoso a liquido. Ecco che così potrà ripresentarsi alla "strozzatura" di prima, pronto ad evaporare di nuovo perpetrando cosi' il ciclo frigorifero.

B:Compressore

 C:Condensatore

                           D:Capillare o valvola d'espansione

A.Evaporatore

Inversione del ciclo o pompa di calore

Invertendo il funzionamento del ciclo frigorifero,per mezzo di una valvola a 4 vie,si ha il cosidetto funzionamento in pompa di calore la cui peculiarita' sta' nel fatto di riuscire a trasformare il calore a bassa temperatura presente nell'ambiente esterno in calore ad alta temperatura da cedere ai locali da riscaldare