Liquido refrigerante refrigerante: 9 risposte che dovresti sapere

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Per chi non lo sapesse, Liquid Refrigerante e Coolant sembrano due nomi per lo stesso fluido automobilistico.

Tuttavia, entrambi questi fluidi hanno uno scopo completamente diverso nella tua auto. I refrigeranti sono il fluido di lavoro principale in un sistema di refrigerazione o condizionamento. Il refrigerante invece è una miscela di acqua e antigelo.

Il liquido di raffreddamento è uguale all'antigelo?

A volte il liquido di raffreddamento e l'antigelo vengono usati in modo intercambiabile.

Non sono la stessa cosa. L'antigelo è l'ingrediente chimico che abbassa il punto di congelamento e aumenta il punto di ebollizione di un liquido a base d'acqua. Il liquido di raffreddamento è la miscela di agenti antigelo e acqua che regola la temperatura del motore.

Il liquido di raffreddamento mantiene principalmente la temperatura di un sistema e ne impedisce il surriscaldamento. Agisce come un trasferimento di calore fluido nelle applicazioni manifatturiere, automobilistico e come fluido da taglio nella lavorazione dei metalli, nei processi di lavorazione e nelle macchine rotative industriali.

Il refrigerante è una suddivisione 50-50 di antigelo e acqua, il che significa che l'antigelo non è altro che un componente del refrigerante.

Allora perché aggiungiamo l'antigelo?

I motori raffreddati ad acqua devono essere protetti dal congelamento, dal riscaldamento e dalla corrosione.

Tuttavia, l'acqua assorbe una maggiore quantità di calore rispetto alla maggior parte degli altri liquidi. Ma si congela a una temperatura relativamente alta ed è anche corrosivo.

Una miscela di antigelo e acqua fornisce una soluzione refrigerante adeguata con:

  • Proprietà anticorrosive migliorate
  • punto di congelamento più basso
  • superiore punto di ebollizione d'acqua

Il glicole etilenico è una sostanza chimica che si comporta molto bene come antigelo. Si miscela bene con l'acqua e grazie alla sua bassa viscosità gli permette di circolare semplicemente attraverso il sistema di raffreddamento.

Quale liquido viene utilizzato come refrigerante?

Per un fluido da utilizzare come refrigerante deve avere poche proprietà difficilmente riscontrabili in un liquido a temperatura ambiente.

L'unico refrigerante che si trova in forma liquida in condizioni atmosferiche normali è l'acqua (R718). Tuttavia, l'uso commerciale dell'acqua come refrigerante è minimo.

Per approfondire i dettagli dobbiamo capire...

Cosa fanno i refrigeranti?

Refrigeranti sono i principali agenti di trasferimento del calore in un sistema HVAC.

Assorbono calore durante l'evaporazione, causando l'effetto di refrigerazione a bassa temperatura e pressione, e rilasciano calore al mezzo di raffreddamento, che normalmente è acqua o aria ambiente durante la condensazione ad alta temperatura e pressione. Di seguito è riportato un diagramma schematico di un sistema di refrigerazione:

refrigerante liquido
Sistema di refrigerazione; Credito immagine: wikipedia

In un refrigerazione impianto, si desidera che durante il ciclo di evaporazione (che vede la pressione più bassa), la pressione dell'impianto frigorifero sia mantenuta al di sopra di quella atmosferica in modo che nessun gas non condensante (aria letta) entri nell'impianto e renda l'impianto inefficiente.

Le pressioni di evaporazione (40°F) e di condensazione (100°F) di tutti i refrigeranti comunemente usati sono superiori a quella atmosferica (Fonte: p410, Handbook of air conditioning and refrigeration, Auth Shan K. Wang, Mcgraw-Hill pub). Implica che tutti i refrigeranti che vengono solitamente utilizzati nell'industria sono gas a pressione e temperatura atmosferiche normali.

Tipi di refrigeranti

I primi refrigeranti utilizzati furono l'aria e l'ammoniaca. Poi vennero i CFC (clorofluorocarburi) e gli HCFC (idroclorofluorocarburi) e furono ampiamente utilizzati fino agli anni '1980. A causa delle preoccupazioni ambientali di CFC e HCFC, vengono gradualmente eliminati e sostituiti con nuove formulazioni, che possono essere classificate come segue:

  • Idrofluorocarburi: Gli HFC sono una combinazione di atomi di idrogeno, fluoro e carbonio. A causa dell'assenza di atomi di cloro, sono sicuri per l'ambiente e non vi è alcuna possibilità di riduzione dell'ozono. Sono scelti dal prefisso HFC.
  • Azeotropico: Gli azeotropi sono miscele o miscele caratterizzate da punti di ebollizione costanti. Le miscele di refrigeranti sono dette azeotropiche se non vi è variazione di composizione in nessun punto della miscela vapore-liquido simile a quella di un singolo componente. Evaporano e condensano a temperatura fissa in condizioni di pressione costante.
  • Vicino azeotropico e zeotropico: Queste miscele di refrigeranti si comportano come un unico componente durante il cambio di fase. Il cambiamento di fase, tuttavia, non avviene a una singola temperatura e avviene in un intervallo. Questo intervallo è inferiore per miscele quasi azeotropiche e superiore per miscele zeotropiche.

La selezione del refrigerante appropriato è importante per un funzionamento efficiente e sicuro di a HVAC .

Criteri per la selezione dei refrigeranti

Un buon refrigerante devono soddisfare proprietà specifiche per essere commercialmente e ambientalmente valide e sicure per l'uso in un luogo inibito. I fattori che vengono considerati per la selezione di un refrigerante sono:

  • Requisiti di sicurezza: Potrebbero verificarsi perdite di refrigerante da giunti di tubi, guarnizioni o parti diverse durante il periodo di installazione, le operazioni o gli incidenti. Pertanto, i refrigeranti devono essere adeguatamente sicuri per l'uomo e i processi di produzione, senza tossicità o infiammabilità. L'ammoniaca è un esempio di refrigerante tossico.
  • Capacità di refrigerazione: La capacità di refrigerazione è definita come il volume (misurato in cfm) di refrigerante necessario per produrre 1 tonnellata di refrigerazione. A seconda del proprietà del refrigerante, come il suo calore latente e il suo volume specifico, il volume del refrigerante sarebbe diverso, influendo sulla dimensione del compressore richiesta e quindi incidendo sia sui costi fissi che operativi.
  • Proprietà fisiche: Proprietà fisiche di un refrigerante, come la sua capacità termica, conducibilità termica, proprietà dielettriche ecc., svolgono anche un ruolo essenziale.

Perché la linea del gas è di dimensioni maggiori rispetto alla dimensione del liquido in AC?

La progettazione di qualsiasi componente può essere eseguita in base alla fase della materia utilizzata in essa.

I gas occupano più volume a parità di massa rispetto ai liquidi in virtù della loro minore densità. Lo stato liquido deve essere pompato attraverso un diametro del tubo più piccolo per mantenere le stesse velocità.

In altre parole, per lo stesso portate massiche, per mantenere le stesse velocità, il fluido allo stato liquido deve essere fatto circolare in un'area inferiore a quella rispetto allo stesso fluido allo stato di vapore.

Questo è esattamente ciò che sta accadendo all'interno di un sistema di climatizzazione o di refrigerazione. Quindi, per mantenere la caduta di pressione e la velocità del sistema attraverso il sistema di refrigerazione, i gasdotti sono di dimensioni maggiori del liquido.

Come viene deciso il dimensionamento della linea?

Il dimensionamento della linea viene deciso in base a calo di pressione, velocità e cambiamenti di fase dei refrigeranti in atto.

Quando il fluido cambia da fase liquida a fase vapore, la velocità aumenta. All'aumentare della velocità aumenta la caduta di pressione. Quindi, al fine di mantenere la caduta di pressione e la velocità, le dimensioni della linea sono diverse per la fase liquida e vapore.

Diamo un'occhiata al sistema di refrigerazione e vediamo come il refrigerante viaggia attraverso le quattro sezioni di un sistema di condizionamento dell'aria.

  • Evaporatore a compressore: vapore saturo a bassa pressione
  • Compressore a condensatore: vapore surriscaldato ad alta pressione
  • Da condensatore a dispositivo di espansione: liquido sottoraffreddato ad alta pressione.
  • Valvola di espansione all'evaporatore: una miscela liquido-vapore a bassa pressione

Di seguito è riportata una figura del sistema di refrigerazione:

Liquido refrigerante refrigerante
Sistema di refrigerazione con refrigerante liquido refrigerante Credit tranebelgio

Come mostrato nella figura sopra, il refrigerante entra nell'evaporatore dal dispositivo di espansione sotto forma di liquido freddo a bassa pressione con una certa quantità di vapore a causa del raffreddamento per espansione o del Effetto Joule-Thompson. A causa del trasferimento di calore dal refrigerante all'aria calda esterna, il refrigerante si trasforma in vapore bollendo.

Il freddo a bassa pressione il vapore viene quindi compresso dal compressore, aumentandone la temperatura e la pressione. Questo vapore caldo ad alta pressione condensa nel condensatore.

L'uscita del condensatore è un liquido sottoraffreddato. Questo refrigerante liquido sottoraffreddato scorre quindi dal condensatore alla valvola di espansione e il ciclo continua.

Quali sono i Obiettivi di progettazione del sistema di tubazioni?

I principali obiettivi di progettazione delle tubazioni di refrigerazione sono massimizzare l'affidabilità del sistema e ridurre i costi di installazione.

Per ottenere lo stesso, il refrigerante deve essere trasferito alla velocità adeguata attraverso il sistema per mantenere gli aspetti di progettazione e anche al minimo capitale e costi operativi.

Gli obiettivi primari di progettazione sono i seguenti:

  • Ritorno dell'olio lubrificante al compressore alla velocità adeguata.„
  • Non si verifica alcun rilascio di liquido prima che il refrigerante entri nel dispositivo di espansione „
  • Le perdite di carico del sistema rientrano nei limiti accettabili e non si verificano perdite di capacità.
  • La carica totale di refrigerante nel sistema è economica.„

L'olio lubrificante è necessario per lubrificare e sigillare le parti mobili di un compressore. Poiché il processo di refrigerazione è a sistema chiuso, l'olio è presente insieme al refrigerante e viene pompato insieme al refrigerante in tutto il sistema. Pertanto è importante che il refrigerante, sia in forma liquida che di vapore, abbia una velocità sufficiente per trasportare con sé l'olio.

Iniziamo con la linea di aspirazione o la linea che collega l'evaporatore al compressore. Questa linea del gas deve avere una velocità sufficiente per portare la gocciolina di olio trascinata al compressore.

La prossima è la linea di scarico del compressore, che opera ad alta pressione e ad alta temperatura e fornisce vapore al condensatore. Mantenendo così il portate massiche attraverso il sistema per mantenere velocità simili, la linea di scarico operante a densità di vapore più elevate (a causa della pressione più elevata) è relativamente più piccola della linea di aspirazione.

Più la tubazione critica nel sistema di refrigerazione è la linea del liquido che collega il condensatore al dispositivo di espansione. Dei tre tubi, la linea del liquido ha l'impatto più significativo sulla quantità di refrigerante necessaria per caricare l'impianto, e quindi il suo corretto dimensionamento diventa critico.

Una dimensione del tubo più grande richiederebbe una maggiore richiesta di flusso di refrigerante per riempire il tubo. D'altra parte, l'abbassamento delle dimensioni del tubo causerebbe calo di pressione questioni. La caduta di pressione nella linea deve essere sufficientemente piccola in modo che non si verifichi vaporizzazione nel tubo prima dell'ingresso del refrigerante nel dispositivo di espansione.

Pertanto, per riassumere, le tubazioni gas-liquido in un sistema di refrigerazione sono progettate per ridurre al minimo la caduta di pressione e quindi ridurre il costo dell'energia di compressione. Le velocità appropriate devono essere mantenute principalmente nella fase gassosa per trasportare le goccioline di olio trascinate richieste per la lubrificazione insieme al refrigerante.

Essendo il gas più leggero e con basse densità, è necessario un tubo di dimensioni maggiori rispetto al liquido per lo stesso flusso di massa di refrigerante. Infine, le dimensioni della linea del liquido sono ridotte al minimo per ridurre i requisiti di refrigerazione. Tuttavia, la sua dimensione è limitata dalla caduta di pressione consentita nel tubo per impedirne il flussaggio prima di raggiungere il dispositivo di espansione.