Che cos’ è lo scambiatore rigenerativo
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Che cos’ è lo scambiatore rigenerativo
Uno scambiatore rigenerativo viene definito come quell’ apparecchiatura in cui si realizza lo scambio di energia termica tra due fluidi aventi temperature diverse. Nel caso specifico di questo articolo, viene preso in considerazione quello scambiatore di calore in cui da un lato transita il vapore, in bassa pressione, uscente dall’ evaporatore, mentre dal lato opposto, e in controcorrente, fluisce il liquido in alta pressione. Lo scopo finale è quello di fornire al liquido un certo grado si sottoraffreddamento tale da far diminuire, di una certa quantità, l’ entalpia del liquido. Questo scambiatore introduce, però, due effetti opposti negli impianti frigoriferi che, interagendo, potrebbero portare a un aumento o a una riduzione dell’ efficienza globale dell’ impianto. Come effetti positivi, corrispondenti allo scopo dello scambiatore, si riscontra un incremento della capacità di raffreddamento specifica del ciclo abbassandosi la proporzione di vapore all’ ingresso dell’ evaporatore; ma come effetti negativi, occorre notare che il refrigerante in bassa pressione viene surriscaldato nello scambiatore e questo fatto produce un aumento della temperatura del vapore aspirato dal compressore. Le conseguenze di ciò sono una riduzione della portata di massa del refrigerante, un aumento del lavoro di compressione specifico e un incremento della temperatura di scarico.
4. EFFICIENZA ENERGETICA( COP) I risultati ottenuti evidenziano chiaramente che l’ impiego dello scambiatore nei sistemi di refrigerazione transcritici a anidride carbonica apporta vantaggi significativi in termini di efficienza energetica. Questo si traduce in un aumento della capacità di raffreddamento e in una leggera riduzione del consumo energetico del compressore. Inoltre, i dati raccolti confermano che l’ uso dello scambiatore è particolarmente raccomandato nella regione transcritica, dove si registra un miglioramento del COP e della capacità di raffreddamento nella maggior parte delle prove condotte. I fattori che influenzano l’ incremento del COP coincidono con quelli che determinano il miglioramento della capacità di raffreddamento. I benefici risultano più marcati a basse temperature di evaporazione, a elevate temperature di uscita del gas-cooler e a pressioni del gascooler prossime alla regione transcritica.
5. TEMPERATURA DI SCARICO AL COMPRESSORE Oltre all’ aumento di efficienza è da sottolineare che l’ utilizzo di uno scambiatore aumenta notevolmente la temperatura di mandata del compressore a causa del surriscaldamento del vapore refrigerante aspirato, riducendo così il campo di funzionamento del sistema, soprattutto alle basse temperature di evaporazione dove c’ è un rapporto di compressione maggiore. Si può osservare che man mano che la temperatura di evaporazione diminuisce, la temperatura di scarico aumenta fino a raggiungere limiti critici per il funzionamento del compressore.
IN SINTESI I risultati sperimentali hanno mostrato che l’ efficienza termica dello scambiatore è influenzata da diversi fattori. In particolare, si è notato che:
• efficienza dello scambiatore aumenta quando la temperatura di evaporazione diminuisce;
• più la pressione di uscita del refrigerante dal gas-cooler è bassa tanto maggiore sarà l’ efficienza dello scambiatore;
• più è alta la temperatura di uscita del gas dal gas-cooler e maggiore e maggiore sarà l’ efficienza dello scambiatore. È stato dimostrato tramite esperimenti che l’ utilizzo dello scambiatore porta a un aumento sia dell’ efficienza che della capacità di raffreddamento del ciclo.
RIFERIMENTI Valutazione energetica di uno scambiatore di calore interno in un impianto di refrigerazione transcritico a CO 2 utilizzando dati sperimentali Autori: E. Torrella a,¹, D. Sánchez b, R. Llopis b,², R. Cabello b Affiliazioni: a
Dipartimento di Termodinamica Applicata, Camino de Vera 14, Università Politecnica di Valencia, E-46022 Valencia, Spagna b
Dipartimento di Ingegneria Meccanica e delle Costruzioni, Campus de Riu Sec, Università Jaume I, E-12071 Castellón, Spagna
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