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TUTORIAL
CIRCUITO FRIGORIFERO
I ricevitori di liquido.
2a parte
CONTINUIAMO L’ ANALISI DEI COMPONENTI DEL CIRCUITO FRIGORIFERO CON I RICEVITORI DI LIQUIDO. SI TRATTA DI UN COMPONENTE IMPORTANTE IN QUANTO SERVE A STOCCARE IL REFRIGERANTE ALLO STATO LIQUIDO E A GARANTIRE CHE SOLO LIQUIDO SATURO O SOTTORAFFREDDATO ARRIVI ALLA VALVOLA DI ESPANSIONE
Andrea Verondini
RICEVITORI DI LIQUIDO
Quale serbatoio scegliere
La scelta tra serbatoi orizzontali e verticali dipende dallo spazio disponibile e dal tipo di ricircolo. I verticali favoriscono la prevalenza positiva delle pompe e occupano meno superficie, mentre gli orizzontali sono preferiti nei gruppi con limiti di altezza. Negli orizzontali la separazione liquido / vapore avviene grazie alla diversa traiettoria delle gocce, che devono depositarsi entro la distanza utile prima di essere trascinate dal vapore: livelli troppo alti riducono l’ efficienza della separazione. I ricevitori in alta pressione accumulano l’ intero volume di refrigerante durante le operazioni di svuotamento e devono garantire spazio per il vapore e una riserva di liquido. In certi impianti non è necessario contenere tutta la carica: il dimensionamento si basa sul volume utile per lo svuotamento o su un’ autonomia temporale prestabilita. I serbatoi di flash gas operano a pressione intermedia, separano la frazione evaporata e regolano il livello tramite valvola dedicata, mantenendo equilibrio tra pressione, pompaggio e portata verso l’ evaporatore.
SEPARAZIONE LIQUIDO / VAPORE SERBATOIO ORIZZONTALE
I serbatoi orizzontali e verticali sono entrambi ampiamente utilizzati, con la scelta tra i due spesso determinata dalle specifiche caratteristiche fisiche della sala macchine. Vi è una preferenza diffusa per i serbatoi verticali nei sistemi di ricircolazione del liquido con pompe meccaniche, dato che questi consentono di ottenere più facilmente una netta prevalenza positiva all’ aspirazione della pompa. Un vantaggio significativo del serbatoio verticale è rappresentato dal minor spazio occupato a livello del pavimento rispetto a quello orizzontale; tuttavia, esso richiede un maggiore spazio verticale in altezza. Nei casi in cui si adottano gruppi di ricircolazione prefabbricati, con serbatoi e pompe integrati e montati su un basamento, è comune l’ orientamento orizzontale dei serbatoi, poiché tale configurazione risponde meglio alle limitazioni di altezza necessarie durante il trasporto. Il meccanismo di separazione tra liquido e vapore nei serbatoi orizzontali si differenzia in modo significativo da quello dei serbatoi verticali, pur condividendo alcuni principi fondamentali. Nel serbatoio orizzontale illustrato nella figura 2, il flusso orizzontale del vapore trascina con sé le gocce di liquido, mentre queste ultime presentano una componente di velocità verticale dovuta all’ azione della gravità. Supponendo che le gocce non abbiano, inizialmente, alcuna velocità né orizzontale né verticale al momento dell’ ingresso nel serbatoio, esse vengono accelerate in direzione orizzontale dalla forza di trascinamento esercitata dal vapore e, contemporaneamente, subiscono un’ accelerazione verticale causata dall’ attrazione gravitazionale. Un elemento fondamentale è il tempo θ, che rappresenta l’ intervallo necessario affinché una goccia cada a una distanza y e si depositi sulla superficie del liquido. Questo valore deve essere inferiore al tempo richiesto per percorrere la lunghezza di separazione L mostrata nella figura 2. Anche la velocitò del vapore w
Figura 1- Separazione del liquido dal vapore all’ interno di un serbatoio orizzontale
Figura 2- Il tempo di permanenza θ di una gocciolina all’ interno di un serbatoio orizzontale è determinato dalla velocità con cui essa viene trascinata e dalla distanza che deve essere coperta nel suo percorso.
incide sul tempo θ. In questo contesto emerge l’ idea di θ come il tempo minimo di residenza: θ = L / w Il livello del liquido all’ interno di un serbatoio orizzontale influisce significativamente sulla capacità di separazione del liquido dal vapore. Con l’ aumento del livello, si riduce l’ area di flusso disponibile, limitando il tempo effettivo di residenza necessario per una separazione efficiente. Per questo motivo, si tende a evitare il funzionamento dell’ impianto con livelli di liquido sostanzialmente superiori rispetto a quello medio del serbatoio. La configurazione del serbatoio dovrebbe garantire che le gocce, il cui diametro supera quello critico, si depositino entro una distanza y( figura 2), mentre il vapore, muovendosi alla velocità w, attraversa una distanza L. Se una goccia riesce a raggiungere la superficie del liquido prima di essere trascinata verso l’ uscita, essa verrà intrappolata nella massa liquida.
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