Che cos'è il flusso bifase?
Un flusso a due fasi è un processo in cui un fluido cambia da una fase all'altra, di solito da gas a liquido o da liquido a gas. Questo processo è comunemente usato come meccanismo di trasferimento del calore. Si trova comunemente in unità di refrigerazione, sistemi di condizionamento d'aria, pompe di calore o altri sistemi a clima controllato.
Una fase è un cambiamento nello stato fisico di un materiale. Ad esempio, l'acqua ha tre stati fisici: solido, liquido e gas. A titolo di esempio, quando un materiale si trasforma da un solido in un liquido o da un gas in un liquido, questo cambiamento viene chiamato fase. Durante un cambio di fase, l'energia viene trasferita. Questa energia aiuta ad avviare il cambio di fase o viene rilasciata durante il cambiamento di fase.
Per un flusso a due fasi, vengono considerate solo due di queste fasi, generalmente un liquido e un gas. Ad esempio, un tipico liquido refrigerante di solito si trasforma in un gas da un liquido quando viene compresso e da un liquido in un gas quando viene espanso. Il metodo principale di trasferimento di energia durante questo flusso a due fasi è di solito con energia termica.
Questo fluido di flusso a due fasi, o refrigerante, viene scelto in modo specifico in base alle condizioni operative di un determinato sistema. La chiave per selezionare un fluido a due fasi sta considerando la compressibilità del fluido come gas e la capacità di assorbimento del calore come fluido. Inoltre, questo fluido dovrebbe avere la capacità di cambiare fase a specifiche pressioni operative all'interno di un sistema chiuso.
Una tipica unità di condizionamento d'aria, ad esempio, contiene una pompa del compressore, una valvola di espansione e due set di bobine di trasferimento del calore. Tutti questi componenti lavorano insieme spostando un fluido che cambia fase attraverso il sistema. Il tipico flusso bifase per un sistema liquido / gas consiste in un processo in quattro fasi.
Un refrigerante a gas viene prima compresso da una pompa, durante la quale il gas viene trasformato in fase in un liquido. Il liquido quindi fluisce nella prima bobina di trasferimento del calore e rilascia la sua energia termica. Il fluido in pressione viene quindi espulso attraverso la valvola di espansione e nelle bobine di raffreddamento a bassa pressione. Quando il fluido esce dalla valvola, cambia di nuovo la fase, da un liquido a un gas, mediante l'assorbimento di energia termica.
Alcuni sistemi bifase, se dotati di valvole e interruttori speciali, possono funzionare in senso inverso. Un sistema reversibile familiare è una pompa di calore. Nei mesi più caldi, il sistema raffredda l'interno di un'abitazione e nei mesi più freddi il sistema viene invertito e fornisce calore.