Capitolo 1 L evaporatore 1.1 Nozioni fondamentali Processi energetici nell evaporatore... 2

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1 Prefazione alla seconda edizione... XXIII Prefazione alla prima edizione.... XXV Capitolo 1 L evaporatore 1.1 Nozioni fondamentali Processi energetici nell evaporatore... 2 Capitolo 2 Modi di evaporazione 2.1 Evaporazione diretta Evaporazione indiretta Tipi di raffreddatori d aria (per refrigerazione industriale e commerciale) Tipi di raffreddatori di liquido... 6 Capitolo 3 Evaporatore per raffreddamento di liquidi a espansione secca 3.1 Evaporatori a fascio tubolare Evaporatore coassiale Evaporatore a piastre Vantaggi dell evaporatore a piastre Costruzione e funzione dell evaporatore a piastre Collaudo sotto pressione Alimentazione dei fluidi nell evaporatore a piastre Materiali L evaporatore a piastre negli impianti frigoriferi Scambiatore di calore a piastre per il raffreddamento di olio Evaporatore a serpentina di tubo liscio Agitatore per vasca Accumulatore di ghiaccio V

2 Capitolo 4 Evaporatore allagato per raffreddamento di liquidi 4.1 Introduzione Evaporatore allagato a fascio tubolare Evaporatore allagato a tubi ascendenti Evaporatore a tubi spruzzati Capitolo 5 Aeroraffreddatori 5.1 Aeroraffreddatori a tubi lisci Evaporatore a piastra Evaporatore a batteria alettata Evaporatori per temperatura di evaporazione inferiore a 0 C e temperatura dell aria superiore a 0 C Evaporatori per temperature di evaporazione e dell aria entrambe inferiori a 0 C Evaporatori per temperature di evaporazione e dell aria entrambe superiori a 0 C Evaporatore a convezione naturale per applicazione a parete Conclusioni Capitolo 6 Raffreddatore a piastre eutettiche Capitolo 7 Installazione dell evaporatore statico in una cella frigorifera 7.1 Introduzione Un esempio numerico Circolazione dell aria Vantaggi e svantaggi Capitolo 8 Evaporatori a ventilazione forzata: aeroevaporatori Capitolo 9 Caratteristiche principali degli aeroraffreddatori Capitolo 10 Gli aeroraffreddatori e il refrigerante Capitolo 11 Disposizione degli aeroraffreddatori Capitolo 12 Montaggio degli evaporatori Capitolo 13 Aeroraffreddatore centralizzato 13.1 Introduzione Aeroraffreddatore centralizzato a superficie di scambio asciutta Aeroraffreddatore centralizzato a superficie di scambio bagnata Capitolo 14 Apporti di calore degli elettroventilatori 14.1 Un esempio numerico VI

3 Capitolo 15 Sbrinamento dell aeroraffreddatore 15.1 Introduzione Sbrinamento con l aiuto del ventilatore Sbrinamento elettrico Caratteristiche principali Avviamento del ciclo di sbrinamento Metodi di controllo dello sbrinamento Sbrinamento con pump-down Sbrinamento con gas caldo o freddo Sbrinamento con regolazione di bypass di gas caldo Sbrinamento con valvola di inversione Sbrinamento con il metodo Thermobank Sbrinamento con acqua calda Capitolo 16 Differenza di temperatura media logaritmica 16.1 Considerazioni sulle temperature variabili locali dei fluidi in circolazione in un evaporatore Influenza della direzione del flusso dei fluidi sulla differenza di temperatura media logaritmica Flusso equicorrente I due fluidi scorrono nella stessa direzione Flusso controcorrente I due fluidi scorrono in direzione opposta Flusso a correnti incrociate I due fluidi si incontrano a croce Un esempio numerico L aeroraffreddatore e la differenza media di temperatura Definizione della differenza logaritmica di temperatura Capitolo 17 Calcoli semplificati di un aeroraffreddatore 17.1 Nozioni principali Osservazioni sullo sbrinamento Capacità frigorifera La superficie raffreddante Coefficiente di scambio di calore Esercizi Capitolo 18 La temperatura della cella e la sua umidità relativa 18.1 Un esempio pratico Capitolo 19 Scelta pratica di un aeroevaporatore 19.1 Un esempio pratico Capitolo 20 Dimensionamento di un raffreddatore di liquido 20.1 Nozioni fondamentali Scelta di un evaporatore Funzionamento di evaporatori multipli in serie o in parallelo VII

4 Funzionamento in parallelo con portata di acqua costante Funzionamento in parallelo con portata d acqua variabile Funzionamento in serie con portata d acqua costante Funzionamento in serie con portata d acqua variabile Dimensionamento di un evaporatore coassiale Un esempio pratico Dimensionamento di un evaporatore a fascio tubiero Capitolo 21 Come dimensionare il differenziale di temperatura partendo dall evaporatore e dal compressore frigorifero 21.1 Introduzione Primo esempio Secondo esempio Terzo esempio Quarto esempio Correzione della capacità dell aeroevaporatore. Grado di surriscaldamento Un esempio Punto di esercizio dell impianto frigorifero nella pratica Un esempio La capacità di offerta di un impianto frigorifero Un esempio Capitolo 22 Deumidificazione in una cella frigorifera Capitolo 23 Controllo dell umidificazione nella cella frigorifera 23.1 Concetti fondamentali Umidificatore d aria Umidificazione adiabatica Atomizzazione dell acqua con ugelli Umidificazione a ultrasuoni Capitolo 24 Condensatori frigoriferi 24.1 Nozioni fondamentali Processi energetici nel condensatore Il flusso di calore nelle zone del condensatore Caratteristiche costruttive dei condensatori Condensatore raffreddato ad aria Circolazione d aria naturale Condensatore a batteria alettata con ventilatore elicoidale Posizionamento del condensatore Condensatore ad aria con ventilatore centrifugo Pulizia di un condensatore Propagazione del rumore VIII

5 Capitolo 25 Condensatore raffreddato ad acqua 25.1 Concetti fondamentali Condensatore ad acqua in controcorrente Condensatore a fascio tubolare (controcorrente) Condensatore coassiale Condensatore a fascio di tubi Condensatore evaporativo con ventilatore centrifugo Funzionamento del condensatore evaporativo Impiego di un condensatore evaporativo Regolazione del condensatore evaporativo Raffreddatore a secco ibrido (condensatore) Generalità Costruzione Funzionamento del raffreddatore a secco ibrido Raffreddatore a secco ibrido come condensatore Scelta di un raffreddatore a secco ibrido Capitolo 26 Regolazione della pressione di condensazione 26.1 Introduzione Regolazione di un condensatore ad aria Regolazione lato refrigerante Regolazione sul lato aria Regolazione dei condensatori raffreddati ad acqua Regolazione di un impianto con torre di raffreddamento Regolazione del raffreddatore a secco ibrido Capitolo 27 Ricevitore di liquido 27.1 Introduzione Disposizione del ricevitore di liquido in un impianto frigorifero con condensatore ad aria Disposizione della linea di equalizzazione con un condensatore ad aria Problemi con il ricevitore di liquido collegato a un condensatore raffreddato ad acqua Disposizione della linea del liquido con un condensatore raffreddato ad acqua Carica minima di refrigerante nel ricevitore di liquido Capitolo 28 Carica di refrigerante nell impianto frigorifero 28.1 Introduzione Grado di riempimento del circuito Grado di riempimento delle tubazioni Grado di riempimento del condensatore Grado di riempimento di un sottoraffreddatore Grado di riempimento di un evaporatore IX

6 Evaporatore allagato Evaporatore a espansione diretta Capitolo 29 Capacità di condensazione e differenza media di temperatura 29.1 Primo esempio Secondo esempio Capitolo 30 Semplice calcolo del condensatore 30.1 Capacità del condensatore Coefficiente di scambio termico Esempi Esercizi Capitolo 31 Calcoli pratici del condensatore 31.1 Condensatore raffreddato ad aria Un esempio Installazione di un condensatore ad aria Condensatore raffreddato ad acqua Fattore di sporcamento Passaggi dell acqua nel condensatore Portata d acqua Impiego di acqua di acquedotto Impiego di acqua da torre di raffreddamento Acqua di reintegro nella torre di raffreddamento Considerazioni sul calcolo dei condensatori raffreddati ad acqua Valori pratici della temperatura di condensazione Capitolo 32 Dimensionamento del condensatore in base ai dati di catalogo 32.1 Condensatore raffreddato ad aria Primo esempio Secondo esempio Condensatore raffreddato ad acqua Un esempio Condensatore di tipo coassiale Un esempio Condensatore evaporativo Portata d acqua fresca Variazione della velocità dei motori Funzionamento del condensatore senza acqua Calcoli Capitolo 33 Torre di raffreddamento 33.1 Introduzione Costruzione Installazione Dati di dimensionamento X

7 33.5 Dimensionamento del ventilatore Trattamento dell acqua Regolazione Funzionamento invernale Dimensionamento in base ai dati del fabbricante Un esempio Capitolo 34 Compressore frigorifero a pistoni 34.1 Introduzione Compressore alternativo (a pistone tuffante) Disposizione dei cilindri Comandi del compressore frigorifero aperto Accoppiamento diretto Flangia a campana Trasmissione a cinghie Corpo del compressore Pistone, anelli di tenuta e bielle Un esempio Testata del cilindro Piastra valvole e valvole di lavoro Tenuta dell albero Albero a gomiti Compressori speciali Guarnizioni Raffreddamento delle testate dei cilindri Avviamento parzializzato (a vuoto) Esecuzione a equicorrente Riscaldamento del carter Regolazione della capacità frigorifera Funzionamento intermittente (on-off) Strozzamento dell aspirazione Bypass di gas caldo Regolazione del flusso in aspirazione Flusso invertito (parzializzazione cilindri) Compressore alternativo ermetico Capsula Compressore semiermetico Motocompressori semiermetici alternativi GEA Bock Compressore semiermetico alternativo HKT Capitolo 35 Silenziatore Capitolo 36 Compressore rotativo 36.1 Introduzione Compressore a pistone ruotante XI

8 36.3 Compressore rotativo a palette multiple Compressore a spirale (scroll) Caratteristiche costruttive e funzioni principali Principio di funzionamento Capacità frigorifera Capitolo 37 Compressore a viti 37.1 Introduzione Dati fondamentali Compressione Variazione del rapporto volumetrico interno Regolazione della capacità frigorifera Sistema di lubrificazione Circuito di lubrificazione Raffreddamento dell olio Economizzatore Compressore a viti aperto Corpo del compressore Rotori Cuscinetti Cuscinetti ad anello strisciante Regolazione della capacità e del rapporto volumetrico V i con indicazione di funzionamento Compressore a viti aperto con motore flangiato Compressore a viti semiermetico Circuito di lubrificazione Caratteristiche delle prestazioni Rendimento prestazionale Economizzatore Capitolo 38 Compressore centrifugo 38.1 Introduzione Caratteristiche di funzionamento Scelta del refrigerante Numero di stadi Calcolo del numero di stadi Un esempio numerico Regolazione della capacità frigorifera Funzione del compressore centrifugo: semplificazione Compressore centrifugo Turbocor Sviluppo del compressore Campo di impiego e applicazione / Dimensioni e peso Costruzione e funzione Cuscinetti magnetici del compressore XII

9 Motore del compressore e regolazione della capacità frigorifera Compressione centrifuga a due stadi Scelta del refrigerante Elettronica di potenza e di controllo Efficienza energetica Vantaggi del compressore Riassunto Confronto dei compressori frigoriferi Capitolo 39 Motore di comando del compressore frigorifero 39.1 Introduzione Avviamento del motore Potenza del motore e capacità frigorifera del compressore Un esempio numerico Protezione del motore Capitolo 40 Unità frigorifere condensanti Capitolo 41 Capacità frigorifera del compressore frigorifero alternativo 41.1 Introduzione Velocità di rotazione Temperatura di evaporazione Un esempio numerico Temperatura di condensazione Un esempio numerico Il tipo di refrigerante e la capacità del compressore Limiti di impiego di un compressore frigorifero Capitolo 42 Capacità frigorifera utile del compressore 42.1 Capacità frigorifera del compressore e apporto di calore nella linea di aspirazione Dati di capacità secondo la normativa EN Parametri per la capacità frigorifera Apporti di calore nella linea di aspirazione Capacità frigorifera limite (aeroevaporatore) Calcolo della capacità frigorifera utile del compressore Un esempio numerico Capitolo 43 Olio di lubrificazione nei compressori frigoriferi 43.1 Introduzione Generalità Solubilità del refrigerante nell olio Viscosità dell olio in un evaporatore Ritorno dell olio Evaporazione diretta Evaporatore allagato Strati di liquido XIII

10 43.4 Olio nel carter del compressore (alternativo) Un esempio numerico Massa di refrigerante e olio Un esempio numerico Provvedimenti Messa in vuoto (pump-down) Un esercizio numerico Capitolo 44 Compressori multipli in parallelo 44.1 Introduzione Capacità frigorifera Regolazione di capacità Funzionamento di ausilio e di riserva Equalizzazione dei circuiti di olio e di vapore Equalizzazione del vapore Controllo del livello dell olio Collettore di aspirazione Collettore di scarico Messa in vuoto (pump-down) Separatore d olio Funzionamento del separatore d olio Installazione Scelta del separatore d olio Scelta dell impianto a compressori multipli Sistema di regolazione dell olio Installazione della linea di ritorno fra ricevitore e regolatore Impianto con compressori multipli ermetici Separatore di liquido Generalità Applicazione Captazione di refrigerante Temperatura minima di evaporazione Capacità massima Separatore di liquido negli impianti a compressori multipli Scelta del separatore di liquido Consigli per il montaggio Capitolo 45 Perdite di carico negli impianti frigoriferi 45.1 Introduzione Dimensionamento e installazione dell impianto Esempio n Esempio n Condensatori ed evaporatori aria-aria Perdita di carico di un impianto frigorifero monostadio su un diagramma lg p,h XIV

11 Esempio n Perdita di carico e quotazione dell impianto Capitolo 46 Ciclo frigorifero ad acqua (aqua-turbo) 46.1 Nozioni fondamentali Costruzione Vantaggi e resa frigorifera Regolazione della capacità frigorifera Rendimento della macchina frigorifera aqua-turbo Funzionamento Schema dei collegamenti idraulici fra il gruppo refrigeratore d acqua aqua-turbo e i circuiti di acqua refrigerata e di acqua di raffreddamento. 542 Capitolo 47 Ghiaccio binario: un frigovettore a due fasi 47.1 Nozioni fondamentali Ghiaccio binario Produzione del ghiaccio binario Metodo Flo-Ice Metodo con ghiaccio sottovuoto Campi di applicazione Vantaggi e svantaggi del ghiaccio binario Vantaggi del ghiaccio binario Svantaggi del ghiaccio binario Applicazioni Circuito base Accumulatore di ghiaccio aperto o chiuso Il ghiaccio binario nella climatizzazione Supermercati Industria alimentare Capitolo 48 Regolazione e controllo degli impianti frigoriferi 48.1 Introduzione Controllo Controllo di un ciclo di sbrinamento elettrico in un aeroevaporatore (controllo programmato) Regolazione Variabile controllata Variabile di correzione Variabile di disturbo Valore di taratura Sistema controllato Regolatore Attuatore Circuito di regolazione XV

12 48.4 Apparecchi di regolazione Apparecchi di regolazione funzionanti in modo discontinuo (tutto o niente) Apparecchi di regolazione ad azione continua Sistema controllato Sistema controllato con un ritardo del primo ordine Sistema controllato con un ritardo del secondo ordine Sistema controllato senza compensazione Circuito di regolazione Circuito di controllo combinato Regolazione dei compressori frigoriferi Compressore alternativo Compressore frigorifero a ricircolo di liquido Compressore centrifugo Regolazione del condensatore Regolazione della pressione di condensazione Regolazione dei condensatori raffreddati ad acqua Regolazione dei condensatori raffreddati ad aria Regolazione degli evaporatori Regolazione dell alimentazione di refrigerante liquido Regolazione di un evaporatore allagato Regolatore di livello ad alta pressione Caratteristiche costruttive Dimensionamento di un regolatore a galleggiante Regolazione dell espansione diretta (secca) Valvola di espansione automatica Valvola di espansione termostatica Valvola di espansione elettronica Regolazione della temperatura di evaporazione Regolatore di pressione (pressostato) Controllo della temperatura del prodotto da conservare Controllo ad azione discontinua Controllo ad azione continua Attuatori e valvole di controllo Capitolo 49 Nozioni fondamentali di fluidodinamica 49.1 Introduzione Nozioni fondamentali di calcolo Coefficiente di flusso k v Portata volumetrica dei gas incomprimibili Portata volumetrica di un gas comprimibile transcritico Portata volumetrica di un gas comprimibile subcritico Calcolo della capacità frigorifera con il coefficiente k v Un esempio XVI

13 Capitolo 50 Valvola a solenoide 50.1 Dati costruttivi generali Funzionamento Comando diretto Valvola a solenoide servoassistita Servocomando con una membrana Servocomando con pistone Disturbi di funzionamento La valvola a solenoide si apre anche se la bobina non è eccitata La valvola a solenoide si chiude anche se il circuito elettrico non viene interrotto Sostanze contaminanti magnetizzabili nel refrigerante Sostanze inquinanti in sospensione nella valvola Capitolo 51 Attuatori 51.1 Introduzione Attuatori elettrici (servocomandi) Sistema a chiusura rapida elettro-idraulica Attuatori pneumatici Valvole di regolazione motorizzate Danfoss Nozioni di base Funzionamento Calcolo Regolatori Danfoss Vantaggi dei regolatori: Funzionamento Funzioni Applicazioni Refrigerazione Regolazione della temperatura Controllo della temperatura Sbrinamento Sbrinamento a vapore surriscaldato Regolazione con due compressori Aeroevaporatore Funzione illuminazione Capitolo 52 Valvole di espansione con funzionamento manuale 52.1 Compito e funzionamento Principio di funzionamento Capitolo 53 Valvola di espansione automatica 53.1 Introduzione Dati costruttivi principali Funzionamento XVII

14 53.4 Impiego in un impianto frigorifero Valvola di espansione automatica con bypass Capitolo 54 Valvola di espansione termostatica 54.1 Dati generali costruttivi Funzionamento Grado di surriscaldamento Valvola di espansione con compensazione pressostatica interna Valvola di espansione con compensazione di pressione esterna Valvola di espansione con limite di pressione (MOP) Posizionamento del bulbo della valvola Condizioni di funzionamento nell impianto Capacità frigorifera della valvola Un esempio Valvola di post-iniezione Un esempio Distributore di liquido Distributore a camera di ristagno Distributore tipo Venturi Il distributore negli impianti frigoriferi Scelta del distributore di liquido Scelta di un distributore di liquido anche per gas caldo Capitolo 55 Valvola di espansione elettronica 55.1 Introduzione Alimentazione di refrigerante con modulazione di larghezza degli impulsi Regolatore Sistema di regolazione di un impianto frigorifero Capacità della valvola Determinazione della capacità della valvola di espansione elettronica AKV Alimentazione dell evaporatore per mezzo di una regolazione continua Funzionamento Circuito di controllo sistema evaporatore-valvola di espansione Requisiti pratici delle caratteristiche di controllo Elementi costruttivi della valvola di espansione ETS con motore. passo-passo Valvole di espansione elettroniche negli impianti frigoriferi Dimensionamento della valvola di espansione ETS Capitolo 56 Regolazione della pressione 56.1 Regolazione della pressione di evaporazione Elementi costruttivi del regolatore XVIII

15 Funzione del regolatore ad azione diretta Il regolatore della pressione di evaporazione in un impianto frigorifero Determinazione della capacità di un regolatore della pressione di evaporazione Regolatore della pressione di aspirazione Caratteristiche costruttive Funzionamento del regolatore ad azione diretta I regolatori della pressione di aspirazione negli impianti frigoriferi Dimensionamento di un regolatore della pressione di aspirazione Regolatore di capacità Caratteristiche costruttive Funzionamento del regolatore di capacità Punto di esercizio della capacità del regolatore Regolatore di capacità applicato all impianto frigorifero Determinazione della temperatura finale di compressione isoentropica Il regolatore di capacità nel circuito di regolazione Dimensionamento del regolatore di capacità Regolazione della pressione di condensazione Caratteristiche costruttive del regolatore Funzionamento del regolatore a comando diretto (autonomo) Il regolatore di pressione di condensazione nell impianto frigorifero Dimensionamento del regolatore di pressione di condensazione Regolatore pressostatico dell acqua di raffreddamento Caratteristiche costruttive Funzionamento del regolatore pressostatico dell acqua di raffreddamento Il regolatore pressostatico dell acqua di raffreddamento nell impianto frigorifero Dimensionamento di un regolatore d acqua pressostatico Regolatore ad azione elettrica della capacità di evaporazione (Siemens) Valvola di regolazione motorizzata per il controllo del bypass di gas caldo Caratteristiche costruttive Consigli per il montaggio Valvola MVL661 per il controllo della capacità di evaporazione Controllo della capacità dell evaporatore mediante il bypass di gas caldo e una valvola deviatrice a tre vie Controllo del ricupero di calore Valvola di regolazione della pressione di aspirazione Dimensionamento di una valvola motorizzata di regolazione del bypass di gas caldo XIX

16 56.7 Esercizi di calcolo Esercizio Esercizio Esercizio Esercizio Esercizio Esercizio Esercizio Capitolo 57 Regolazione della temperatura 57.1 Regolazione della temperatura sul lato aspirazione Regolatore di temperatura a comando pilotato Regolatore di temperatura servocomandato La valvola principale La regolazione termostatica pilotata Controllo elettronico della temperatura Principali caratteristiche costruttive Funzionamento del sistema di controllo elettronico Sistema di controllo elettronico negli impianti frigoriferi Termostati Caratteristiche costruttive Funzionamento Il termostato nell impianto frigorifero Termostato a zona neutra Capitolo 58 Valvole di intercettazione 58.1 Valvole comandate a mano Valvole di intercettazione a membrana Caratteristiche costruttive Valvola manuale a sfera Valvola manuale di intercettazione negli impianti frigoriferi Valvola di ritegno Caratteristiche costruttive Valvola di ritegno negli impianti frigoriferi Capitolo 59 Organi di sicurezza degli impianti frigoriferi 59.1 Valvola di sicurezza Caratteristiche costruttive Dimensionamento delle valvole di sicurezza e di sovraflusso Pressostato di sicurezza Caratteristiche costruttive Funzionamento Funzionamento del pressostato negli impianti frigoriferi Pressostato a cartuccia XX

17 59.4 Deprimostato Caratteristiche costruttive Funzionamento del deprimostato nell impianto frigorifero Pressostato differenziale dell olio Caratteristiche costruttive Funzionamento del pressostato differenziale dell olio... nell impianto frigorifero Capitolo 60 Accessori di controllo e di supervisione 60.1 Filtro essiccatore Caratteristiche costruttive Funzionamento del filtro essiccatore ermetico Applicazione del filtro essiccatore nell impianto frigorifero Vetro-spia Caratteristiche costruttive Funzionamento Il vetro-spia nell impianto frigorifero Surriscaldatore (scambiatore di calore) Caratteristiche costruttive Funzionamento Il surriscaldatore nell impianto frigorifero Capitolo 61 Tubazioni frigorifere 61.1 Nozioni principali Pianificazione Perdita di carico Ritorno dell olio al compressore Protezione del compressore frigorifero Dimensionamento delle tubazioni frigorifere Materiale delle tubazioni frigorifere Perdita di carico Velocità Portata di refrigerante (volumetrica) Dimensionamento della linea di aspirazione Esempio Linea di aspirazione a doppio montante Esempio Calcolo della linea di scarico Esempio Calcolo della linea del liquido Esempio Calcolo della linea del condensatore Esempio Disposizione delle tubazioni frigorifere Osservazioni conclusive XXI

18 61.15 Tabelle di scelta per R-134a, R-404A, R-407C, R-290, R-744, R Schede di calcolo Esercizi di calcolo delle linee frigorifere Capitolo 62 Soluzioni degli esercizi Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo Appendice Tabelle delle proprietà termofisiche dei refrigeranti R-134a, R-290, R-404A, R-410A, R-600a, R-717 e R-744 (estratti) XXII