Progettazione e sperimentazione di una macchina frigorifera con fluido refrigerante R290 = Design and testing of a refrigeration machine using the R290 refrigerant fluid

La seguente tesi si basa sulla progettazione e la sperimentazione di una macchina frigorifera a compressione di vapore con fluido refrigerante R290. Nella sua trattazione si fa riferimento alla vigente normativa F-GAS, la quale dal 2022 prediligerà la produzione di macchine frigorifere con fluidi refrigeranti aventi GWP<150, come il fluido R290. L’obbiettivo del seguente lavoro è di dimostrare come sia possibile ottenere le performance richieste dalla macchina frigorifera con fluido refrigerante sintetico pur utilizzando un impianto con un fluido frigorifero naturale. L’elaborato introduce la storia dei fluidi frigoriferi utilizzati nel corso degli anni e l’evoluzione delle normative tenendo conto dei fenomeni di inquinamento e deperimento. È presente, inoltre, un confronto tra i fluidi frigoriferi naturali e i fluidi frigoriferi sintetici prendendo in considerazione le loro caratteristiche termodinamiche. In seguito, si fa riferimento alla fase di progettazione e scelta delle componenti, realizzata attraverso l’utilizzo di software eGenius per la valutazione dei parametri termodinamici. Durante le prime fasi di progettazione è stata effettuata un’analisi termodinamica dell’impianto frigorifero, studiando il ciclo inverso a compressione di vapore e lo scambio termico del capillare con il tubo di aspirazione del compressore. Per la realizzazione della macchina frigorifera è stata prevista la creazione delle sue lamiere esterne e delle sue componenti funzionali effettuando un processo di modellazione 3D in Solidworks. Conseguentemente, sono stati presentati i principi per una accurata analisi dei rischi identificata come una delle principali fasi dell’elaborazione di un fascicolo tecnico. Più avanti, sono state analizzate le fasi di collaudo dell’impianto frigorifero, le quali garantiscono che la costruzione della macchina frigorifera sia stata effettuata correttamente. In un secondo momento, è stato considerato il funzionamento del ciclo di sbrinamento e del ciclo frigorifero per la realizzazione dell’impianto elettrico della macchina frigorifera. Come ultima fase di progettazione sono stati impostati i parametri del controllore elettronico ed è stato realizzato il prototipo della macchina frigorifera. Su quest’ultima sono state effettuate delle prove sperimentali di misurazione, attraverso delle sonde di temperatura e pressione montate sulla macchina durante il suo funzionamento nelle 24 ore. I risultati delle prove sperimentali hanno evidenziato come, variando la tipologia del capillare sia possibile ottenere una configurazione maggiormente efficiente dell’impianto frigorifero. In conclusione, si può affermare come con un impianto frigorifero con fluido refrigerante naturale è possibile ottenere le performance richieste dalla macchina frigorifera con fluido refrigerante tradizionale.