Bilancio energetico in un circuito frigorifero

Il funzionamento di un circuito frigorifero implica continue trasformazioni di energia da una forma ad un’altra e scambi di energia tra un’entità ed un’altra.

Il funzionamento del compressore avviene grazie all’energia elettrica che esso assorbe dalla linea di alimentazione.

In funzione del rendimento del compressore tale energia elettrica viene trasformata parte in energia meccanica (che consente di far circolare il refrigerante nel circuito) e parte in energia termica (che produce un riscaldamento del refrigerante allo stato di vapore in uscita dal compressore).

In alcuni tipi di compressori viene realizzato uno scambio termico tra il refrigerante entrante nel compressore e gli avvolgimenti elettrici del rotore e dello statore del compressore stesso, con il duplice scopo di raffreddare questi ultimi e di vaporizzare eventuali goccioline liquide presenti nel refrigerante prima che giungano nel cilindro per la compressione. 

Al condensatore il refrigerante entra allo stato di vapore ed esce allo stato liquido: il passaggio di stato avviene in conseguenza dello scambio di energia termica (calore) tra il refrigerante e l’ambiente esterno.

La quantità di calore ceduta dal refrigerante verso l'esterno è pari alla quantità di calore acquistata durante il passaggio nell'evaporatore aumentata dell'equivalente termico del lavoro di compressione (ossia della quantità di calore dovuta all'aumento di pressione del gas).

Nell’organo di laminazione il refrigerante si raffredda e diminuisce di pressione: la resistenza che il refrigerante liquido incontra nell’attraversare l’organo di laminazione fa spendere ad una parte di refrigerante l’energia termica che possiede (ed in conseguenza di ciò esso si raffredda). Tale energia viene assorbita dalla restante parte di refrigerante che grazie ad essa vaporizza.
Durante il processo di laminazione non si ha scambio di energia termica tra refrigerante ed ambiente esterno ma solo un trasferimento di tale energia all’interno del refrigerante stesso (processo adiabatico).

All’evaporatore entra refrigerante allo stato liquido (più una piccola parte di vapore) ed esce refrigerante allo stato di vapore: il passaggio di stato avviene grazie allo scambio di energia termica tra la sorgente da raffreddare (la cella frigorifera o l’ambiente da condizionare) ed il refrigerante.

Oltre che nei quattro componenti fondamentali di un impianto frigorifero si possono realizzare scambi di energia anche in altri punti dell’impianto stesso: basti pensare alle più comuni procedure per il surriscaldamento del vapore nella linea di aspirazione o al sottoraffreddamento del liquido in uscita dal condensatore.
 

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