PRESENTAZIONE

L'insegnamento applica le nozioni già acquisite di termodinamica applicata per elaborare modelli e discussioni sulla tecnologia degli impianti di raffreddamento, con particolare riferimento ai sistemi a compressione di vapore (che sono coinvolti nella maggior parte delle applicazioni civili ed industriali) ed ai sistemi ad assorbimento (molto utili nei sistemi di risparmio energetico e di cogenerazione/trigenerazione).

L'evoluzione tecnologica degli impianti di refrigerazione e le varie configurazioni finalizzate al miglioramento delle prestazioni e dell'affidabilità in termini di durata e facilità di controllo vengono descritte ed analizzate alla luce delle più recenti tecniche di analisi termodinamica, energetica ed exergetica, evidenziando il relativo impatto ambientale di ciascun impianto.

L'insegnamento è corredato di esercitazioni di progetto pratiche che applicano tutti i concetti acquisiti nell'analisi e nella progettazione di impianti specifici per assegnate applicazioni refrigeranti.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L’allievo acquisisce capacità di calcolo per la valutazione quantitativa dei processi a ciclo inverso a compressione di vapore e ad assorbimento. Studia i relativi criteri termodinamici di dimensionamento ed ottimizzazione e sviluppa nel dettaglio il progetto degli impianti a compressione di vapore. Impara a valutare le prestazioni di una macchina frigorigena mediante misure di laboratorio e modelli di calcolo teorico.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Alla fine dell'insegnamento  l'allievo avrà la capacità di sviluppare in autonomia valutazione tecniche, energetiche ed ambientali relative agli impianti a ciclo inverso frigoriferi ad a pompa di calore, oltre che l'analisi termodinamica dei sistemi ad assorbimento (con particolare riferimento ai sistemi basati sulla coppia acqua-bromuro di litio).

In particolare conoscerà e sarà in grado di:

• Utilizzare Software di calcolo delle proprietà dei fluidi: REFPROP (NIST), EES.
• Imparare l'impiego di nuovi software specifici o generali.
• Calcolo delle prestazioni di un ciclo frigo base a compressione di vapore.
• Analisi exergetica di cicli semplici diretti e inversi. Efficienza exergetica di cicli inversi, frigorigeni ed a pompa di calore.
• Componenti per le macchine a compressione di vapore.
• Tecnologie per l’incremento dell’efficienza energetica.
• Dimensionamento di massima dei principali componenti (evaporatori, condensatori, compressori, valvole di espansione, tubi capillari e valvole termostatiche).
• Presentare i risultati delle sue valutazioni in una relazione tecnica sintetica, ma esaustiva.

PREREQUISITI

Nozioni di termodinamica applicata e trasmissione del calore.

Capacità di apprendere l'utilizzo di software generici o specifici.

MODALITA' DIDATTICHE

Ogni lezione è articolata in una lezione frontale di una o più ore in cui vengono descritte le metodologie di calcolo e le tecnologie utilizzate nei vari processi refrigeranti.

Esercitazioni di calcolo specifiche vengono svolte in aula su problemi specifici  di interesse nel campo della refrigerazione e del riscaldamento elettrico (a pompa di calore).

Agli allievi viene inoltre proposto un tema di progettazione da sviluppare in gruppo fuori delle ore di lezione, con la preparazione di un elaborato (relazione progettuale) da consegnare prima dell'esame e da discutere durante la prova orale.

Gli studenti che abbiano certificazioni in corso di validità per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi sono invitati a contattare il docente e il referente per la disabilità della Scuola Politecnica, Prof. Federico Scarpa (federico.scarpa@unige.it), all’inizio dell’insegnamento per concordare eventuali modalità didattiche e di esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

1. INTRODUZIONE

• Cicli inversi frigorigeni ed a pompa di calore. Loro prestazioni (COP, EER, rendimento di II principio della termodinamica, etc.).
• Gli impianti per la refrigerazione: a compressione di vapore, ad assorbimento, a gas.
• Il ciclo frigo base a compressione di vapore (CFCV) ed i suoi quattro+1 componenti (compressore, condensatore, valvola di laminazione, evaporatore + fluido refrigerante)
• Calcoli fondamentali di un CFCV. Analisi energetica ed exergetica: le fonti di irreversibilità e la forma del ciclo nei piani pv, Ts, ph.

2. IL FLUIDO REFRIGERANTE

1. Influenza delle proprietà termofisiche del fluido refrigerante sulle prestazioni del ciclo.
2. Cenni di impatto ambinetale: OPD (Ozone Depletion Potential), GWP (Global Warming Impact) e TEWI (Total Equivalent Warming Impact)
3. Evoluzione dei CFCV base ai fini della riduzione dell’impatto ambientale (in termini di COP)

3. TIPOLOGIA DE IMPIANTI

1. Cicli a doppia compressione con refrigerazione intermedia
2. Cicli a doppia espansione (doppia laminazione) con compressore ausiliario
3. Cicli in cascata ed analisi del COP in funzione del numero di cicli e delle prestazioni reali del compressore.
4. Cicli a laminazione frazionata.
5. Conclusioni sull’analisi termodinamica dei cicli refrigeranti a compressione di vapore
6. Cenni ai cicli ad anidride carbonica

4. COMPONENTI DEGLI IMPIANTI FRIGORIFERI A COMPRESSIONE DI VAPORE

1. compressori, valvole, valvole termostatiche, evaporatori, condensatori, recuperatori e rigeneratori. Unità motocondensati.
2. Metodi di dimensionamento e scelta dei componenti da catalogo.

5. IMPIANTI AD ASSORBIMENTO

1. Introduzione agli impianti ad assorbimento: principi , vantaggi e limiti operativi rispetto agli impianti a compressione di vapore.
2. Impianti acqua-bromuro di litio ed impianti ammoniaca-acqua.
3. Componenti fondamentali (assorbitore, generatore, pompa)
4. Bilanci di energia per i fluidi di un impianto ad assorbimento.
5. Il diagramma entalpia/composizione per il sistema acqua-bromuro di litio
6. Calcolo delle prestazioni di un impianto a bromuro di litio in condizioni operative assegnate

6. REFRIGERAZIONE ALTERNATIVA

• Refrigerazione allo stato solido: refrigerazione magnetocalorica, elastocalorica, termoacustica
• Refrigerazione passiva

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Gli appunti presi durante le lezioni e il materiale molto ampio, anche di provenienza delle più importanti aziende per la refrigerazione (DORIN, BITZER, DAIKIN, etc.) fornito e disponibile su AULAWEB (appunti della parte teorica e tutorial di alcuni software specifici) sono sufficienti per la preparazione dell'esame.

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/corsi/9270/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame consiste in una prova orale, con discussione di un elaborato progettuale preparato dall'allievo.

Si consiglia agli studenti con certificazione di DSA, di disabilità o di altri bisogni educativi speciali di contattare il docente all’inizio delle lezioni per concordare modalità didattiche e d’esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Discussione all'esame delle attività progettuali svolte in aula e di argomenti specifici scelti dal docente.