New frontiers and environmental sustainability of refrigeration systems

Il processo di asciugatura dei vestiti ha un elevato impatto nel consumo elettrico domestico. Di conseguenza, c'è un forte interesse nel miglioramento dell'efficienza energetica delle asciugatrici domestiche al fine di ridurre il loro consumo di energia. La tecnologia tradizionale di questi elettrodomestici utilizza resistenze elettriche per riscaldare l'aria prima dell'ingresso nel cesto. Da alcuni anni, i sistemi a pompa di calore sono stati identificati come la tecnologia più adatta per realizzare asciugatrici domestiche più efficienti. Nel caso di questo tipo di elettrodomestico, il miglioramento dell'efficienza del singolo componente, del singolo processo o del funzionamento generale ha un ruolo fondamentale. In particolare, lo studio si è focalizzato sullo scambio di massa all'evaporatore al fine di incrementare il tasso di condensazione, facilitando la rimozione dell'acqua dall'aria di processo. Le caratteristiche della superficie alettata dell'evaporatore influenzano lo scambio di calore, lo scambio di massa e le perdite di carico dell'aria. In un'asciugatrice, la scelta della superficie che consente di ottenere una più rapida deumidificazione è fondamentale. A questo scopo, un'indagine sperimentale è stato intrapreso al fine di valutare l'impatto di diversi rivestimenti superficiali sull'efficienza dell'evaporatore durante il processo di deumidificazione. Gli studi in letteratura inerenti all'impatto di trattamenti della superficie alettata nei processi di deumidificazione sono limitati. Inoltre, dati sperimentali in condizioni di elevata umidità assoluta non sono disponibili in letteratura. Una galleria aerodinamica è stata progettata e costruita all' ITC-CNR di Padova per le indagini sperimentali. I primi test sono stati effettuati per caratterizzare il comportamento dello scambiatore di calore in assenza di deumidificazione. Successivamente, sono state condotte prove in deumidificazione per confrontare i risultati sperimentali con un modello di deumidificazione. Buone previsioni sono state ottenute utilizzando un modello di differenza media efficace entalpica (LMED) per prove con umidità assoluta di ingresso fino a 30 gv/kga; per valori maggiori, la differenza relativa tra i risultati sperimentali e quelli del modello aumenta. Ciò è dovuto da un'invalidazione di un'ipotesi del modello che pone il fattore di Lewis pari a uno; per tali prove è stato calcolato un fattore di Lewis pari a 0.5. Perciò, è stato considerato un modello alternativo, basato su una modifica del precedente (m-LMED). Questo modello include il valore del fattore di Lewis nel calcolo del coefficiente di scambio termico totale. Per i test con umidità assoluta di ingresso maggiore di 30 gv/kga sono state trovate differenze relative inferiori al 10% tra i risultati sperimentali e quelli del modello m-LMED. La maggior parte dell'attività sperimentale ha interessato lo studio dell'impatto dei trattamenti della superficie alettata sull'efficienza dello scambiatore in deumidificazione. Le prove sperimentali sono state caratterizzate da elevati valori di umidità assoluta di ingresso, maggiori di 40 gv/kga. Tre campioni aventi caratteristiche diverse delle alette sono stati analizzati. Il primo è caratterizzato dalla superficie in alluminio non trattato, il secondo da un rivestimento idrofilico ed un terzo da uno idrofobico. Sono stati effettuati confronti in termini di potenza termica scambiata, di tasso di condensazione e di peso dell'acqua ritenuta. Le prove in deumidificazione sono state condotte in condizioni stazionarie a diverse portate volumetriche dell'aria. Il campione idrofobico ha evidenziato i più bassi valori di potenza termica scambiata e di tasso di condensazione, ma i più elevati valori di peso dell'acqua ritenuta. D'altra parte, il campione non trattato ed il campione idrofilico hanno manifestato valori simili in tutte e tre le categorie di confronto, non evidenziando particolari differenze nel loro funzionamento in deumidificazione.