Condensazione e vaporizzazione di due fluidi refrigeranti a basso GWP all’interno di canali di piccolo diametro

Le stringenti normative e regolamentazioni atte a mitigare e contenere l’impatto ambientale delle attività antropiche hanno portato importanti cambiamenti anche nel settore della climatizzazione, del riscaldamento e della refrigerazione. Il processo di riduzione dell’uso e della produzione degli idrofluorocarburi, HFC, imposto dalle autorità, ha spinto le industrie e i ricercatori a individuare nuovi fluidi refrigeranti, a basso potenziale di riscaldamento globale (GWP). Negli ultimi anni le idrofluoroolefine, HFO, sono state indicate come possibili sostituti; tuttavia presentano minori efficienze rispetto agli HFC. Una possibile soluzione è quella di utilizzare delle miscele di HFO e HFC per mitigare il valore del GWP e per migliorare le efficienze di ciclo. In questo lavoro di tesi sono state studiate le prestazioni di scambio termico di due fluidi: un HFO, il R1233zd(E) e una miscela di HFO e HFC, il R515B. Il refrigerante R1233zd(E) appartiene alla famiglia delle idrofluoroolefine, di classe A1; possiede un GWP unitario e un ODP compreso tra 0.00024 e 0.00034. La miscela R515B è azeotropica ed è composta da R1234ze(E), un HFO, per il 91.1% in massa e da R227ea, un HFC, per il restante 8.9%; è di classe A1 e possiede un GWP pari a 299. Nel seguente lavoro di tesi vengono presentati i coefficienti di scambio termico misurati sperimentalmente durante la condensazione di R1233zd(E) all’interno di due canali con diametro interno pari a 3.38 mm e 0.96 mm ad una temperatura di saturazione di 40 °C, con portate specifiche di massa comprese tra 20 kg m-2 s-1 e 400 kg m-2 s-1. Durante i test in condensazione nella sezione con diametro interno pari a 3.38 mm è stato possibile anche visualizzare i regimi di deflusso. Inoltre sono state analizzate le perdite di carico durante il deflusso adiabatico monofase e bifase di R1233zd(E) in una sezione sperimentale con diametro interno pari a 0.96 mm ad una temperatura di saturazione di 40°C. Un’ulteriore analisi sperimentale è stata condotta per valutare il coefficiente di scambio termico in vaporizzazione di entrambi i fluidi nella sezione sperimentale con diametro interno pari a 0.96 mm ad una temperatura di saturazione di 30°C, con portate specifiche di massa comprese tra 200 kg m-2 s-.1 e 600 kg m-2 s-1. I coefficienti di scambio termico e i gradienti di pressione per attrito ottenuti sperimentalmente sono stati successivamente confrontati con alcuni modelli presenti in letteratura.