La refrigerazione deve intendersi come un trasferimento di calore da un luogo dove risulta in eccesso ad un altro dove possa venire liberamente smaltito, senza provocare danno o inconvenienti.
Il calore si trasmette spontaneamente da un corpo più caldo ad uno a temperatura inferiore.
Il calore può trasmettersi in tre diversi modi:
radiazione: forma di trasmissione di calore mediante onde di tipo infrarosso;
conduzione: forma di trasmissione di calore attraverso corpi solidi, le molecole del corpo trasmettono la propria energia termica dal punto riscaldato a tutte le altre parti del corpo;
convezione: forma di trasmissione di calore tipica dei fluidi (liquido o gas), le molecole del fluido in stato di agitazione termica, migrano attraverso l'ambiente nel quale è confinato il fluido, generando i cosiddetti "moti convettivi".
Questi utlimi due, in particolare, sono utilizzati nella progettazione dei dispositivi di refrigerazione.
Questo trasferimento viene effettuato materialmente da un fluido refrigerante che circola entro un appropriato circuito, detto CIRCUITO FRIGORIFERO.
Un fluido refrigerante, pertanto, deve avere la proprietà di evaporare a temperatura e pressione ridotte, di assorbire calore e di cedere questo calore condensando a una temperatura e una pressione più elevate. Questo procedimento necessita di un apporto energetico.
Stato dei corpi
In natura le sostanze si presentano in tre stati diversi: solido, liquido, gassoso.
Aggiungendo calore ad una sostanza mantenendo invariata la pressione, è possibile cambiare il suo stato da solido a liquido e da liquido a gassoso, viceversa abbassandone la temperatura si può ottenere il processo inverso (da gas a liquido, da liquido a solido).
Inoltre, aumentando la pressione a temperatura costante è possibile cambiare lo stato di una sostanza da gassoso a liquido e da liquido a solido, mentre diminuendola si ottiene il processo inverso (da solido a liquido, da liquido a gassoso).
Ciò che determina la differenza di stato delle sostanze è la distanza relativa fra le molecole. L'acqua è presente in natura in tutte e tre gli stati.
1. Il compressore comprime fluido refrigerante portandolo ad una forma gassosa. 2. Il fluido refrigerante, sotto forma di gas, condensa e diviene liquido ad alta pressione e grazie alla serpentina posta sul retro del frigorifero dissipa il proprio calore. 3. Successivamente il fluido refrigerante in forma liquida ad alta pressione scorre attraverso la valvola di espansione (organo di laminazione o regolazione).
La valvola di espansione è un componente che viene montato fra condensatore ed evaporatore con la funzione di determinare una forte caduta di pressione. Questa valvola soddisfa due funzioni: permette innanzitutto di dosare la quantità di liquido refrigerante necessario nell'evaporatore ed inoltre genera anche un differenziale di pressione indispensabile al completamento del ciclo.
Un differenziale di pressione è molto importante in un ciclo di refrigerazione perché causa un cambiamento del punto di ebollizione del gas. Senza questo cambiamento di pressione la refrigerazione non avverrebbe e il sistema non sarebbe altro che un semplice contenitore di liquido refrigerante.
4. Il fluido refrigerante in forma liquida bolle immediatamente ed evapora assorbendo calore. Questo processo rende l'interno del frigorifero freddo. Il fluido refrigerante sotto forma gassosa successivamente viene aspirato dal compressore e il ciclo si ripete.
Il rapporto tra la quantità di calore ceduto nel condensatore e la quantità di calore spesa in lavoro meccanico, ovvero quantità di energia elettrica consumata per il funzionamento del compressore, viene chiamato COP (Coefficient of Performance) e dipende dalle temperature di evaporazione e di condensazione e dalla qualità intrinseca della macchina.
