Application of innovative refrigerants with low environmental impact for refrigeration and thermal control

Il Capitolo 1 si apre con una breve introduzione riguardante la questione, purtroppo sempre attuale, dell’impatto ambientale dovuto all’attività umana e del surriscaldamento globale, facendo rifermento alle misure adottate negli anni per limitarlo. In seguito viene posta attenzione sul tema dei fluidi refrigeranti a basso impatto ambientale – e dunque a basso indice GWP – e in special modo sulle applicazioni in cui sussiste uno scambio termico bifase. Con l’interesse e lo scopo di coprire il maggior numero di casistiche adottate nella tecnica applicativa, la tesi approfondisce quattro tipi diversi di scambiatore di calore: uno scambiatore tubo in tubo, uno scambiatore a piastre, un evaporatore di tipo roll-bond e un recuperatore a tubi di calore. Il Capitolo 2 comprende la descrizione degli impianti sperimentali e dei procedimenti di elaborazione dei dati ottenuti. Il Capitolo 3, invece, presenta tutti i dati sperimentali acquisiti nel corso di questa tesi suddivisi per tipologia di scambiatore di calore, ne riporta un commento critico e li confronta con modelli e correlazioni presenti in letteratura. Inoltre vengono proposti due nuovi modelli basati su dati sperimentali per stimare i coefficienti di scambio termico durante i processi di vaporizzazione e di condensazione di refrigeranti all’interno di scambiatori a piastre. Viene altresì illustrata una procedura di calcolo che permette di ottenere il calore scambiato da un recuperatore a tubi di calore e i coefficienti di scambio termico del fluido operativo all’interno degli stessi tubi di calore. Il Capitolo 4, infine, riporta un confronto tra dati sperimentali ottenuti nelle medesime condizioni operative con diversi fluidi refrigeranti che mette in luce l’effetto del fluido stesso sulle prestazioni dello scambiatore. Inoltre, per ogni scambiatore, vengono adottati ed implementati dei criteri di valutazione delle prestazioni dei soli refrigeranti sulla base delle proprietà termofisiche e delle prove sperimentali condotte. In tal modo è possibile racchiudere in un unico indice l’effetto combinato del refrigerante su coefficiente di scambio termico e su perdite di carico. Tale discussione può guidare nella scelta di un nuovo fluido, scelta che al giorno d’oggi, inserita all’interno di uno scenario che esige la tutela dell’ambiente e del clima, sta diventando di fondamentale importanza.