SCAMBIO TERMICO
Valutazione energetica di uno scambiatore di calore interno in un impianto di refrigerazione a
CO 2 transcritica
In questo articolo viene riportato un lavoro fatto congiuntamente da ricercatori dell’ università di Valencia e dal dipartimento di ingegneria e costruzioni dell’ università di Castellon in Spagna in cui si analizzano, da un punto di vista energetico, le prestazioni di uno scambiatore di calore interno operante in un impianto di refrigerazione transcritica a CO 2
. di Andrea Verondini
L
’ impianto sperimentale utilizzato per questo lavoro, il cui schema è mostrato in figura 1, è composto da un compressore semiermetico, un sistema di espansione a due stadi che comprende una valvola pressostatica manuale e una valvola di espansione elettronica con funzione di termostatica, un serbatoio di accumulo e da uno scambiatore di calore, in controcorrente, che può essere inserito, o disinserito, dal circuito a seconda del bisogno. Ovviamente la quantità di calore scambiata dal liquido è pari a quella ceduta al vapore aspirato dal compressore per una data efficacia termica ma, contrariamente a quanto si possa pensare, operando in prossimità della regione transcritica, le differenze di temperatura che alla fine si ottengono sono molto diverse dato che, ad un piccolo decremento della temperatura del liquido, corrisponde un notevole incremento della temperatura del vapore aspirato. Nella figura 2, possiamo vedere un caso reale, tracciato su di un diagramma p – h, dove ad una diminuzione della temperatura del liquido di soli 0,88K, corrisponde un incremento della temperatura del vapore aspirato di 10,65K; di questo fatto occorrerà tenerne conto per le successive deduzioni dato che, questo fatto, implica un incremento della temperatura di scarico del compressore e un peggioramento delle condizioni di lavoro del compressore. Vediamo ora di analizzare i dati che sono stati ottenuti tramite delle prove in laboratorio( tabella 1) e di capire, da essi, se il sistema frigorifero ne ha ottenuto un vantaggio.
Pgc bar
Tabella 1- Media dei dati sperimentali ottenuti con PGC = 90bar
T0 ° C
TGco ° C
Tdis ° C m Kg / s
Q0 kW
QGC kW
Pc kW
QIHX COP kW ε _ IHX %
89,8-5,0 33,9 102,5 0,048 7,2 10,2 4,2 1,71------ 90,1-5,0 33,9 112,8 0,046 7,4 10,3 4,2 1,76 0,63 35,3 90,0-5,1 30,9 102,0 0,049 7,9 10,8 4,2 1,88------ 90,0-5,1 31,0 110,3 0,046 8,1 10,9 4,2 1,91 0,56 34,6 90,3-10,0 33,8 116,7 0,038 5,7 8,9 4,2 1,37------ 90,1-9,9 33,9 125,9 0,036 5,9 8,7 4,1 1,43 0,59 38,1 89,6-10,0 31,1 119,7 0,038 6,1 9,3 4,2 1,46------ 90,3-10,0 31,0 126,3 0,036 6,3 9,1 4,1 1,52 0,49 38,2 89,9-15,0 33,9 125,4 0,031 4,6 7,3 4,0 1,16------ 88,9-15,0 33,8 136,6 0,029 4,8 7,2 3,8 1,24 0,53 41,2 89,8-15,1 31,0 127,4 0,030 4,9 7,6 3,9 1,25------ 89,4-15,1 31,1 135,8 0,029 5,2 7,5 3,9 1,32 0,48 33,9
72 CLIMA IMPIANTI www. infoimpianti. it