Che cos'è la refrigerazione a compressione di vapore?
La refrigerazione a compressione di vapore è un sistema di refrigerazione che utilizza un refrigerante liquido circolante per assorbire e rimuovere il calore da uno spazio che necessita di raffreddamento. In qualsiasi processo di refrigerazione, il calore viene trasferito da una regione all'altra con l'aiuto di un agente esterno. Nel sistema di refrigerazione a compressione di vapore, ampiamente utilizzato, l'agente esterno è un compressore. Altri sistemi impiegati sono la refrigerazione a gas, la refrigerazione ad assorbimento di vapore e la refrigerazione a vortice. La refrigerazione del vapore acqueo a getto di vapore, il raffreddamento magnetico e la refrigerazione termoelettrica sono alcuni degli altri sistemi di refrigerazione utilizzati per applicazioni specifiche.
Questo particolare ciclo di refrigerazione contiene quattro componenti principali, che sono il compressore, l'evaporatore, il condensatore e la valvola a farfalla. L'evaporatore è responsabile sia dell'assorbimento che della rimozione del calore. Il refrigerante liquido entra nell'evaporatore in una condizione di pressione molto bassa e bassa temperatura; è molto più freddo dello spazio che necessita di refrigerazione. Questa miscela fredda entra nei tubi o nelle bobine dell'evaporatore. L'aria calda all'interno dello spazio chiuso è ventilata attraverso i tubi che trasportano il liquido refrigerante estremamente freddo.
Come risultato di questo contatto, la parte liquida del refrigerante evapora e l'aria in circolazione diventa più fredda. La temperatura nello spazio chiuso scende fino a raggiungere la temperatura desiderata. Il refrigerante esce dall'evaporatore in una forma di vapore leggermente surriscaldata ed entra nel compressore. Il compressore comprime il vapore a una pressione più elevata, il che si traduce in una temperatura più elevata. L'aumento di calore è dovuto al trasferimento di una parte dell'energia utilizzata nel processo di compressione nel vapore.
Il vapore surriscaldato lascia il compressore ed entra nel condensatore dove viene raffreddato con l'aiuto di acqua o aria di raffreddamento. Il calore del vapore viene trasferito e trasportato dall'acqua o dall'aria nel condensatore. Il refrigerante esce dal condensatore come liquido ad alta pressione e la sua pressione viene quindi ridotta con l'aiuto della valvola a farfalla.
Parte del flash liquido evapora a causa dell'improvvisa riduzione della pressione. L'acceleratore non solo riduce la pressione del refrigerante, ma controlla anche il suo flusso nell'evaporatore e il ciclo ricomincia da capo. Per riassumere, il calore viene sia assorbito che rimosso dallo spazio che necessita di raffreddamento dal refrigerante circolante nell'evaporatore all'interno del sistema di refrigerazione a compressione di vapore. Questo calore viene elaborato all'interno del condensatore dove l'aria di raffreddamento o l'acqua trasferisce il calore altrove.
Frigoriferi e congelatori domestici sono applicazioni comuni del sistema di refrigerazione a compressione di vapore. È utilizzato commercialmente per uffici, hotel e residenze private. Automobili, vagoni ferroviari e camion sono alcuni altri luoghi in cui vengono applicati i sistemi di refrigerazione a compressione di vapore. Utilizzato anche su larga scala negli impianti di lavorazione e nelle raffinerie, il sistema è sia economico che maturo. L'efficienza dei sistemi di refrigerazione a compressione di vapore può raggiungere il 60%.