Analisi Termodinamica di un Ciclo Frigorifero a Semplice Compressione di Vapore = Thermodynamic Analysis of a Vapor Compression Refrigeraton System

All’interno di questa trattazione si analizzeranno le leggi fondamentali che regolano il funzionamento di una macchina frigorifera a semplice compressione di vapore, si studierà dal punto di vista termodinamico "il mondo del freddo" che ha dimensioni e caratteristiche diverse dal "mondo del caldo" e si presenteranno alcuni limiti termodinamici che non si possono superare. Durante l’intera trattazione si farà spesso riferimento ad un ciclo inverso a semplice compressione di vapore che raffredda una portata d’acqua, in modo tale da utilizzarlo come modello guida per la descrizione dei vari componenti e per il confronto con il ciclo ideale di Carnot ad efficienza massima. In particolare si porrà attenzione alle irreversibilità che caratterizzano le macchine reali e che non permettono di raggiungere il rendimento massimo della macchina di Carnot. Si forniranno inoltre valori numerici dei flussi energetici, delle portate, dei rendimenti di primo e secondo principio al variare di alcuni parametri come il rapporto di compressione e si mostrerà come alcune soluzioni ingegneristiche come il sottorafreddamento e il surriscaldamento siano in grado di risolvere in parte criticità impiantistiche. La parte finale della trattazione prevede la descrizione delle proprietà che un fluido frigorifero deve avere per ottimizzare il ciclo e alcune problematiche ambientali che derivano dal rilascio di tali fluidi frigoriferi in ambiente.