RICEVITORI IN ALTA PRESSIONE I ricevitori ad alta pressione, progettati per piccoli impianti o per sistemi con cicli operativi stagionali, sono solitamente ideati per contenere l’ intero volume di refrigerante utilizzato nell’ impianto. Durante la fase di svuotamento, nota anche come“ operazione di vuoto”, si inizia chiudendo il rubinetto situato sulla linea del liquido, illustrato nella figura 3. Questo rubinetto, collegato direttamente al ricevitore, impedisce la fuoriuscita del refrigerante liquido e consente inoltre al liquido proveniente dal condensatore di accumularsi completamente all’ interno del ricevitore. Una volta completato il trasferimento del liquido dalla parte a bassa pressione del sistema, si procede alla chiusura dei rubinetti situati tra il condensatore e il ricevitore. Questa operazione garantisce che tutto il refrigerante liquido rimanga confinato nel ricevitore, preservando la carica durante l’ intervento. Nei sistemi di dimensioni più contenute, il ricevitore è progettato per contenere l’ intero volume di liquido presente nell’ impianto, rientrando nei livelli minimo e massimo del liquido, come mostrato ancora nella figura 2. Questo approccio permette un controllo efficiente della quantità di refrigerante nel sistema e assicura che le operazioni di manutenzione e gestione vengano eseguite correttamente. La realizzazione di sistemi di refrigerazione richiede particolare attenzione alla configurazione dei ricevitori, sia in termini di capacità che di funzionalità operativa. È obbligatorio garantire che all’ interno dei ricevitori sia disponibile uno spazio sufficiente di vapore al di sopra del livello massimo raggiunto dal liquido. Parallelamente, è necessaria una riserva costante di liquido per assicurare un funzionamento continuo ed efficiente, anche nei casi in cui l’ intero circuito frigorifero contenga la carica completa di refrigerante. A tal proposito, la configurazione del sistema di tubazioni risulta fondamentale: come illustrato nella figura 3a, il ricevitore può prevedere un ingresso dall’ alto, mentre un’ altra configurazione alternativa è presentata nella figura 3b, caratterizzata da un ingresso dal basso. Per quanto concerne gli impianti frigoriferi di ampia scala, progettati per operare in modo continuativo durante l’ intero anno, i ricevitori generalmente non necessitano di contenere l’ intero volume del liquido refrigerante dell’ impianto. La determinazione delle dimensioni dei ricevitori si basa su principi progettuali ben definiti, tra i quali emergono due approcci principali:
• un dimensionamento finalizzato a garantire un volume di accumulo capace di supportare efficacemente il processo di evacuazione della cella frigorifera o di una parte unità servite dall’ impianto;
• la capacità di conservare l’ intera quantità di refrigerante necessaria per un intervallo temporale predeterminato, comunemente indicato in unità temporali specifiche, come ad esempio un periodo di 20 minuti.
Questi criteri offrono una base per ottimizzare le prestazioni operative e la sicurezza complessiva del sistema. Il primo concetto viene utilizzato perché ogni spazio refrigerato, anche il più grande, può necessitare di essere temporaneamente disattivato.
Figura 3- Rappresentazione del volume di accumulo del liquido compreso tra i livelli massimo e minimo all’ interno di un ricevitore operante in condizioni di alta pressione. a: configurazione standard con ingresso del fluido posizionato nella parte superiore b: configurazione alternativa con ingresso collocato nella parte inferiore
Figura 4 – Come incrementare la capacità frigorifera creando un serbatoio a pressione intermedia
1a. Compressore di bassa 1b. Compressore parallelo 2. Condensatore- 3. Ricevitore ausiliario- 4. Filtro disidratatore 5. Serbatoio principale 6. Controllo di livello
Il secondo concetto consiste nell’ interrompere l’ alimentazione di liquido al sistema per un breve periodo, continuando comunque a far funzionare il compressore.
SERBATOIO / CONDENSATORE DI FLASH-GAS
Prima di approfondire questo argomento, è utile fornire una breve panoramica sulla realizzazione degli impianti frigoriferi. La figura 4 rappresenta semplicemente un esempio sintetico al riguardo. Per garantire prestazioni superiori rispetto a un approccio tradizionale, è fondamentale progettare un serbatoio di liquido che operi a una pressione intermedia, situata tra i livelli di alta e bassa pressione. Il refrigerante proveniente dallo scarico del compressore principale, che si trova ad alta pressione e fortemente surriscaldato, si unisce con quello espulso dal compressore parallelo, formando un flusso unico alla stessa pressione. Questo flusso viene successivamente immesso nel condensatore, da cui esce in forma liquida, mantenendo la condizione di alta pressione. In seguito, il liquido, prodotto dalla condensazione, viene indirizzato verso un serbatoio a pressione intermedia, dove subisce una riduzione di pressione che induce una parziale evaporazione. Questo processo divide la massa del fluido in due componenti: una parte liquida e una in fase vapore. All’ interno del serbatoio, il fluido si stabilizza in condizioni di saturazione, per cui la diminuzione di pressione corrisponde a un abbassamento della temperatura del liquido contenuto. La fase vapore generata dalla diminuzione di pressione viene aspirata dal compressore parallelo e reintrodotta nella linea di uscita del compressore principale, come descritto in precedenza. Il liquido saturo,
7. Tubazione del liquido saturo a pressione intermedia- 8. Organo di espansione 9. Liquido saturo alla pressione di evaporazione- 10’. Tubazione liquido saturo alla pressione di evaporazione- 10”. Vapore e liquido in uscita alla pressione di evaporazione
ora caratterizzato da pressioni e temperature inferiori rispetto a quelle registrate all’ uscita del condensatore, prosegue verso la valvola termostatica. In questa fase svolge le stesse funzioni che si riscontrano nei circuiti frigoriferi tradizionali. Focalizziamoci sulla valvola di livello, identificata con il numero 6 nella figura 4. La sua particolarità risiede nel doppio ruolo: agisce come valvola di espansione e, al tempo stesso, regola il livello del liquido all’ interno del serbatoio. Il sistema di regolazione è progettato per operare dinamicamente in base al livello del liquido. Quando quest’ ultimo si abbassa, la valvola si apre gradualmente per aumentare il flusso; al contrario, se il livello del liquido aumenta, la valvola si chiude progressivamente per mantenere l’ equilibrio. È importante sottolineare che la pressione nel serbatoio dipende dalla relazione diretta tra la capacità di pompaggio del compressore parallelo e la portata del liquido diretta verso l’ evaporatore. Un fenomeno interessante si verifica quando la portata del liquido proveniente dal serbatoio è costante. Se la capacità di pompaggio del compressore diminuisce, la pressione intermedia tende ad aumentare. Questo comportamento è spiegabile dal principio secondo cui, in condizioni operative stabili, la quantità di vapore generata nel sistema deve essere equivalente alla portata gestita dal compressore. Nel caso in cui quest’ ultimo abbia una capacità di pompaggio insufficiente rispetto alle necessità, si genera una portata di vapore inferiore. Tale effetto implica una diminuzione della perdita di carico attraverso la valvola di regolazione, contribuendo così ad un adattamento del sistema per mantenere il corretto equilibrio funzionale.( continua)
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