CENTRO STUDI GALILEO
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VALVOLE D' ESPANSIONE AUTOMATICHE E TERMOSTATICHE
DAVIDE VICTOR PALLENI - SANITAL
La valvola
e' un componente capace di portare il refrigerante dalla pressione di
condensazione a quella di evaporazione.
Il refrigerante a monte della valvola si trova in uno stato di liquido. Una improvvisa
riduzione di pressione lo porta in condizione di liquido saturo con un piccolo titolo di
vapore. A questo punto inizia il processo di ebollizione del refrigerante all'interno
dell'evaporatore.
Determiniamo il punto di lavoro della valvola sul diagramma di Mollier.
Il punto A corrisponde al punto di aspirazione del compressore, da questo punto i vapori
sono compressi fino al punto B, e quindi inviati al condensatore e condensati (retta B-C),
rilasciando il calore assorbito. Subito dopo il condensatore appare l'ingresso della
valvola punto C, il punto D rappresenta l'uscita della miscela dalla valvola. Il tratto
D-A rappresenta il movimento del refrigerante all'interno dell'evaporatore, nel processo
di evaporazione assorbe calore dall'esterno. Poiche' il processo di laminazione avviene
senza scambio di energia con l'esterno, le entalpie dei punti C e D sono uguali, ed
e' quindi rappresentato da una retta.
Il tratto A'-A rappresenta il surriscaldamento del vapore, ed ha una particolare
importanza perche' oltre a controllare il funzionamento della valvola garantisce che non
siano presenti goccioline di liquido all'ingresso del compressore.
Valvole d'espansione automatiche e termostatiche:
Sono dispositivi di controllo di tipo proporzionale che hanno il compito di regolare il
flusso del refrigerante, al variare delle condizioni di carico termico nell'evaporatore.
1. Valvole d'espansione automatiche (valvole a pressione costante)
Mantengono costante su un valore prefissato, durante tutto il ciclo di funzionamento del
compressore, il valore della pressione di evaporazione. Tuttavia queste valvole non
reagiscono alle variazioni del carico termico dall'evaporatore.
E' soltanto possibile variare entro certi limiti il valore della pressione che si desidera
mantenere costante nell'evapora-tore durante il ciclo di refrigerazione, ruotando in senso
orario o antiorario la vite di regolazione in dotazione alle valvole, es. +/- 0.5 bar per
le AMV.
Le valvole automatiche possono trovare impiego soltanto in impianti con un solo
evaporatore
Al termine del ciclo di refrigerazione, a compressore fermo, la pressione nell'evaporatore
aumenta e provoca la chiusura della valvola.
La Figura 1 rappresenta un impianto con valvola automatica.
1.1 Valvole d'espansione automatiche con by-pass
Si tratta di una realizzazione speciale delle valvole d'espansione automatica,
nella quale un condotto equilibratore interno di sezione adeguata, mette in comunicazione
tra di loro i condotti del refrigerante a monte a valle dell'ugello.
E' cosi' possibile realizzare una equilibratura delle pressioni di mandata e aspirazione
che, a valvola chiusa, (compressore fermo) possono risultare fortemente squilibrate,
rappresentando un ostacolo al successivo avviamento del compressore (specie se tratta di
motore a bassa coppia di spunto).
La sezione dal condotto di by-pass dipende dalla capacita' frigorifera dell'impianto.
Le valvole automatiche con by-pass riuniscono i vantaggi delle valvole automatiche con
quelli dall'espansione a capillare a con esse non sono necessarie costose prove per il
dimensionamento come occorrono per i capillari. L'impiego di questo valvole richiede
l'osservanza di quanto segue:
o L'alimentazione dell'evaporatore deve avvenire dal basso.
o Il quantitativo di refrigerante dell'impianto deve essere dosato con esattezza.
L'evaporatore deve contenere l'intero quantitativo di refrigerante, il ricevitore di
liquido dopo il condensatore non deve quindi essere installato.
2 -Valvole d'espansione termostatiche
Le valvole d'espansione termostatiche regolano l'afflusso del refrigerante
nell'evaporatore in base al surriscaldamento del refrigerante al termine dell'evaporatore
stesso.
La valvola termostatica lascia affluire all'evaporatore la quantita' di refrigerante che,
in base alle condizioni di esercizio stabilite, esso
e' in grado di evaporare; la
superficie di scambio termico dell'evaporatore
e' quindi utilizzata nel modo migliore.
Le valvole termostatiche trovano impiego nei seguenti casi:
impianti con uno o piu' evaporatori
impianti con comando termostatico o pressostatico del compressore.
Un esempio di impianto e'
rappresentato nella Figura 2
2.1 Funzionamento delle valvole d'espansione termostatiche
Il funzionamento
e' determinato dal gioco di tre pressioni che agiscono
sull'elemento di misura (membrana o soffietto) situato nella parte superiore delle
valvole.
La forza corrispondente alla pressione p1 esistente nel bulbo o del complesso
bulbo/soffietto, dipende dalla temperatura assunta dal bulbo stesso a contatto con la
parte finale dell'evaporatore e agisce in modo che lo spillo, situato nella sede della
valvola, tenda ad aprire la sede di passaggio del refrigerante verso l'evaporatore.
Viceversa, le forze corrispondenti alla pressione p0 esistente nell'evaporatore e alla
pressione p3 della molla di regolazione, agiscono in senso opposto, in modo che lo spillo
tende a chiudere il passaggio del refrigerante, finche' i valori p0, p1 e p3 si bilancino
(ossia p1= p0+p3), permanga la posizione di apertura e la valvola
consentire al
refrigerante di passare nell'evaporatore.
Se tuttavia l'evaporatore riceve una quantita' di refrige-rante inferiore alla
sua momentanea necessita', il bulbo a valvola risente
dell'aumento di temperatura che si verifica nell'evaporatore, aumenta p1 e
determina una ulteriore apertura dell'orificio di passaggio del refrigerante. La valvola si comporta allo stesso modo, in caso di
abbassamento della pressione p0 nell'evaporatore, mentre la diminuzione della temperatura
del bulbo o l'aumento della pressione p0 nell'evaporatore provocheranno la chiusura della
valvola stessa.
Questa situazione permane finche' la pressione p1 nel bulbo della termostatica, a causa
dell'aumento di temperatura nel bulbo stesso, non superi le pressioni p0 e p3 (o la somma
delle pressioni p0 e p3).
Se si ferma il compressore, viene a cessare l'azione di aspirazione del refrigerante
dall'evaporatore, la pressione p0 aumenta rapidamente e la valvola termostatica chiude.
Fig. 3/a sezione di una valvola termostatica serie TMVXL (sinistra) e una valvola TMXL
(sotto).
2.2 Surriscaldamento
Come gia' detto inizialmente la valvola termostatica
e' un dispositivo di
controllo proporzionale. L'elemento sensibile della valvola d'espansione termostatica, il
bulbo, e' applicato alla fine dell'evaporatore, in modo da poter rilevare il grado di
surriscaldamento del refrigerante al termine dell'evaporatore.
La Figura 4 rappresenta una valvola termostatica con un evaporatore la cui perdita di
carico si suppone trascurabile.
La miscela di liquido e vapore entra nell'evaporatore nel punto A e deve essere
completamente evaporata nel punto E. Tra il punto E il punto dove
e' fissato il bulbo F il
vapore di refrigerante si surriscalda, ossia assume una temperatura superiore alla
temperatura di saturazione che il refrigerante avrebbe alla stessa pressione.
Il tratto EF, nel quale avviene il surriscaldamento del refrigerante, diminuisce il
rendimento dell'evaporatore (la super-ficie dell'evaporatore interessato alla
vaporizzazione del refrigerante risulta diminuita) ma risulta necessario per un
funzionamento stabile della valvola d'espansione termostatica. Conoscendo le pressione p3
equivalente alla forza della molla si determina con quale differenza tra la temperatura
del bulbo e quella di evaporazione le valvola inizia ad aprire.
Questo valore viene definito come surriscaldamento statico ed
e' indicato nei dati di
catalogo.
Per portare la valvola dall'inizio dell'apertura al suo valore di capacita' nominale
occorre, fermo restando la pressione di aspirazione, un aumento delle pressione del bulbo,
quindi un ulteriore riscaldamento del bulbo (surriscaldamento) per superare la crescente
pressione della molla.
Questo surriscaldamento aggiunto viene definito surriscaldamento di apertura o dinamico.
La somma del surriscaldamento statico e di quello dinamico
e'
chiamato surriscaldamento di
esercizio o totale.
Queste relazioni sono illustrate graficamente nella Figure 5 e nel seguente esempio
numerico.
Esempio: con i valori di cui alla figura 4, il surriscaldamento totale risulta:
Dtse = temperatura bulbo -
temperatura evaporazione
= t1 - t0
= -5C - -12C
= 7K
Se la valvola e'
regolata in fabbrica con 4K di surriscaldamento statico si otterra' un
surriscaldamento di apertura di 7K - 4K = 3K
Il surriscaldamento di esercizio o totale si ottiene rile-vando la temperatura del bulbo e
la pressione all'uscita dall'evaporatore, e convertendo quest'ultima alla temperatura di
saturazione corrispondente.
Cenni sulla stabilita' del sistema valvola - evaporatore.
Come abbiamo visto il surriscaldamento, che
e' la forza che tramite il bulbo agisce
sull'apertura della valvola, e'
provocato dalla superficie di scambio secca (non
interessata dal liquido) dell'evaporatore. Se questa superficie
e' estesa, si ha solo un
utilizzo ridotto dell'evaporatore. Viceversa se la superficie
e' piccola, siccome
l'evaporazione crea una linea di separazione liquido - vapore in continuo movimento, il
surriscaldamento diventa instabile e puo' variare molto e in modo casuale. Il sistema non puo' quindi funzionare in modo corretto. Il punto in cui questo fenomeno ha inizio si
chiama "punto MSS".
MSS : Minimun stable signal
Per ogni evaporatore esiste una curva che divi-de la zona stabile dalla zona instabile in
funzione della resa termica. La figura 5/a riporta l'andamento di detta curva.
Ricordiamo che il sistema misura il surriscaldamento Dt come differenza della pressione
nel fluido termometrico (funzione della tem-peratura di parete del tubo di uscita) e della
pressione di equilibratura. Come si vede, quanto piu'
e' elevato il carico termico, tanto piu' la zona di instabilita' si allarga. D'altra parte per avere una buona resa
dell'evapora-tore occorre che la parte interessata dal liqui-do sia la massima,
compatibilmente con la sta-bilita' del surriscaldamento. Ci comporta di avvicinarsi al
punto "MSS".
Per questo motivo le valvole di espansione ter-mostatica sono dotate di un sistema di
regola-zione che agisce sulle molle. Ci permette al buon frigorista di trovare il
compromesso mi-gliore, ottenendo la massima capacita' dell'im-pianto compatibilmente con
la stabilita' dello stesso.
Fig. 5/a con To costante
2.3 Equalizzazione interna della pressione
Le valvole nelle quali la pressione esistente all'inizio dell'evaporatore agisce
direttamente sull'elemento di misura (membrana o soffietto, si definiscono valvole a
compensazione interna della pressione, o con equalizzatore di pressione interna.
Nell'interno di queste valvole, il raccordo con l'evaporatore e lo spazio sotto la
membrana o il soffietto, sono in comunicazione tra loro (Fig. 4).
Le valvole con equalizzatore interno vengono generalmente impiegate in piccoli impianti
nei quali la resistenza al flusso del refrigerante
e' piccola. La caduta di pressione
nell'evaporatore si riflette sul surriscaldamento statico in senso negativo perche' aumenta il suo valore e quindi una buona parte delle superficie dell'evaporatore deve
essere usata per ottenere il surriscaldamento totale anziche' per l'evaporazione del
refrigerante.Questo inconveniente non puo' essere compensato a piacimento, regolando la
valvola in modo da diminuire il surriscaldamento statico, in quanto, ad impianto fermo,
deve essere garantito una sicura chiusura della valvola stessa.
2.4 Equalizzazione esterna della pressione
Nelle valvole con equalizzatore di pressione esterno le pressione che agisce
nelle parte inferiore dell'elemento di misura (membrana o soffietto) non
e' quella
esistente all'inizio dall'evaporatore, ma quella che
e' presente alla fine
dell'evaporatore, diminuita cioe' delle perdite di carico che si verifica nell'evaporatore
stesso.
Con la compensazione esterna viene eliminata l'influenza della resistenza interna
dell'evaporatore nell'elemento di misura (soffietto o membrana) e quindi sulla risposta
delle valvole, in quanto su tale elemento agir sempre soltanto la pressione alla fine
dell'evaporatore. In questo modo la perdita di carico dell'evaporatore non viene
eliminata, ma evitata la sua influenza dannosa sul processo di regolazione.
Fig. 6
Lo spazio interno sottoposto alla pressione iniziale dell'e-vaporatore
e' separato,
mediante una parete e mediante tenute sulle aste di spinta, dallo spazio immediatamente
sottostante all'elemento di misura.
Al raccordo per l'equalizzazione di pressione viene colle-gato un tubo di piccolo diametro
in comunicazione con l'uscita dell'evaporatore che trasmette alle parte inferiore del
soffietto o dalla membrana le pressione esistente nella parte terminale dell'evaporatore.
Queste valvole funzionano soltanto se viene realizzato questo collegamento. Il tubo di
equalizzazione delle pressione deve essere raccordato al tubo di aspirazione dopo il punto
ove e' fissato il bulbo (procedendo nel senso del flusso di refrigerante).
Gli impianti con evaporatori dotati di distributore di liquido devono essere sempre dotati
di valvole d'espansione termostatiche con equalizzatore di pressione esterno.
Fig. 6/a Collegamento della valvola con equalizzatore.
2.5 Vari tipi di cariche termostatiche e loro influenza sul
comportamento della valvola d'espansione termostatica
Il tipo di carica termostatica che correda il complesso bulbo-soffietto
contribuisce a determinare non soltanto l'anda-mento del surriscaldamento in funzione
delle temperatura di evaporazione, ma anche un'altra caratteristica molto importante della
valvole, ossia il suo comportamento nel tempo.
Con ci si intende la velocita' con la quale si verifica la risposta della valvole alle
sollecitazioni che le pervengono dell'elemento rivelatore (il bulbo) che, a sua volta,
risente delle variazioni di temperatura del refrigerante nella parte finale
dell'evaporatore.
Le variazioni di apertura o chiusura della valvola seguono piu' o meno rallentate le
variazioni del surriscaldamento totale, tanto da poter parlare di un comportamento svelto
o pigro.
Il comportamento delle valvola termostatiche deve essere dinamicamente rapportato a quello
dell'evaporatore. Per ottenere ci, si adottano cariche termostatiche differenti, in
grado di provocare nelle valvole termostatiche alle quali sono applicate, differenti
risposte a seconda del servizio desiderato.
2.5.1 Carica termostatica gassosa
Le valvole d'espansione termostatiche a carica gassosa hanno un comportamento
veloce e reagiscono rapidamente alle variazioni della temperatura del bulbo, perche' le
masse interessate a tali variazioni sono di piccola entita'. La carica del complesso
bulbo-soffietto e'
costituita dal fluido refrigerante di tipo adatto che viene introdotto
sotto forma di vapore e che condensa parzialmente nel bulbo.
o Per il buon funzionamento della valvola occorre che Il bulbo sia il punto piu' freddo
dell'intero complesso bulbo-soffietto.
Il capillare non deve assolutamente venire a contatto con l'evaporatore altrimenti la
pressione di regolazione, che provoca l'intervento dell'elemento di misura, non verrebbe piu' determinata dalla temperatura del bulbo
bensi' da quella del punto di contatto del
capillare e sarebbe quindi falsata.
Un surriscaldamento troppo spinto -cos come un sotto raffreddamento eccessivo ottenuto
mediante uno scambia-tore di calore -potrebbero raffreddare la testina dell'elemento di
misura della valvola (il soffietto o membrana) oltre la temperatura del bulbo e provocare
un funzionamento anomalo della valvola.
2.5.2 Carica termostatica liquida
Le valvole termostatiche a carica liquida hanno un tempo di reazione piu' lento
rispetto a quelle a carica gassosa. Per la carica si usa un apposito fluido refrigerante,
dosato in modo che il bulbo contenga sempre liquido.
Il fatto che elemento di misura della valvola o il capillare siano piu' freddi o piu' caldi rispetto al bulbo non ha alcuna influenza sul buon funzionamento della valvola.
La pressione di regolazione della valvola p1 viene sempre determinata dalla temperatura
del bulbo.
Curva pressione / temperatura
Regolazione del surriscaldamento
del refrigerante di controllo.
statico.
2.5.3 Carica termostatica ad assorbimento
Le valvole d'espansione termostatiche con questa carica hanno un comportamento
relativamente pigro e reagi-scono piuttosto lentamente alle variazioni della temperatura
del bulbo. In certi impianti questo e'
desiderato e in questi casi la carica ad
assorbimento funziona da ammortizzatore. In queste valvole tutto il complesso
bulbo-soffietto e'
caricato con vapore che viene parzialmente assorbito da uno speciale
materiale introdotto nel bulbo.
La quantita' di vapore assorbito varia in funzione della temperatura del bulbo, e del tipo
di materiale assorbente, con essa varia anche la pressione in tutto il complesso.
Per il buon funzionamento della valvola non ha importanza se la parte superiore della
valvola (soffietto o membrana) e il capillare sono piu' caldi o piu' freddi del bulbo, la
pressione (p1) necessaria al corretto funzionamento della valvola
e' sempre determinata
dalla temperatura del bulbo.
Curva pressione / temperatura della
Regolazione del surriscaldamento
carica ad assorbimento statico
2.6 Diagramma del surriscaldamento in funzione della temperatura d'evaporazione
Il diagramma del surriscaldamento delle nostre valvole a carica liquida o gassosa
e' determinato da un attento dosaggio delle cariche stesse in modo che il surriscaldamento
statico, regolato in fabbrica, abbia un decorso pressoche' costante in tutto il campo
delle temperature di evaporazione (Figure 8 e 9).
Questo risultato si ottiene con l'impiego di miscele e incroci di cariche varie.
Fig. 8
Fig. 9
Un'eccezione e'
data dalle valvole con carica parallela di gas usate per condizionatori di
automezzi e valvole per impieghi particolari con diagrammi di surriscaldamento speciali.
2.7 Valvole d'espansione termostatiche con carica liquida con limitazione della
pressione (MOP)
Aumentando la temperatura di evaporazione aumenta non solo la resa del
compressore, ma anche il suo assorbi-mento di energia elettrica.
Un considerevole aumento della temperatura di evaporazione si verifica negli impianti a
bassa temperatura durante la prima fase del normale esercizio ossia prima che l'impianto
abbia raggiunto la temperatura di esercizio. Per ragioni economiche e di costi di
esercizio, i motori elettrici vengono normalmente dimensionati per il funziona-mento alle
basse temperature e quindi con le potenze piu' basse, per cui questi motori dovranno
inizialmente essere protetti da dispositivi che limitino la pressione di aspirazione.
Questa limitazione della pressione di aspirazione
e' necessaria nelle macchine per le
quali il costruttore prescrive le pressioni massime tollerabili, le quali tuttavia
potrebbero essere superate durante la prima fase di esercizio. La limitazione della
pressione si puo' ottenere con l'impiego di valvole pressostatiche limitatrici della
pressione di aspirazione oppure con valvole termostatiche a limitazione della pressione di
aspirazione dette, brevemente MOP Maximum Operating Pressure
- Le indicazioni relative ai MOP sono espresse in valori assoluti della pressione.
La Figura.10 indica la pressione piu' in funzione della temperatura del bulbo. Nelle valvole
MOP la pressione del bulbo, dopo la piega nella curva rappresentata nel diagramma, aumenta
in modo insignificante nonostante aumenti la temperatura del bulbo.
Ci significa che pur prevalendo le pressioni di chiusura p0 e p3, sara' evitata
l'apertura della valvola al di sopra del valore della limitazione prefissata.
L'andamento della pressione nel'evaporatore nel periodo d'andamento di un impianto
e' rappresentato nella Figura 11, per valvole con e senza MOP. Mentre nelle valvole senza
limitazione la pressione nell'evapo-ratore diminuisce in modo continuo, essa ha tutt'altro
decorso nelle valvole munite di MOP.
A valvola chiusa la pressione scende rapidamente fino al valore prestabilito di MOP, resta
poi pressoche' costante. In questa fase la valvola si comporta come una valvola
automatica.
Quando la pressione di aspirazione raggiunge il valore di MOP prestabilito, la valvola
apre completamente, comportandosi quindi come una valvola termostatica senza MOP, ossia
come una valvola che lavori in base si surriscaldamento.
Questa fase iniziale e'
caratteristica di tutte le valvole MOP, ossia dotate di
dispositivo imitatore della pres-sione di aspirazione.
Durante la fase iniziale le valvole MOP non devono essere regolate, anche se si ha
l'impressione che l'eva-poratore non venga alimentato sufficientemente e lavori con un
surriscaldamento eccessivo.
Nota: Un cambiamento del valore di surriscaldamento ha influenza
sul MOP.
Incrementando il surriscaldamento il valore di
MOP decresce dello stesso valore.
Un decremento del surriscaldamento aumenta il
valore di MOP dello stesso valore.
2.9 Prescrizioni per il montaggio e il posizionamento del bulbo
Per le possibili posizioni di montaggio consultare le tabelle dei singoli tipi di
valvola.
Generalmente le valvole a carica gassosa non dovrebbero essere montate con l'elemento di
misura rivolto verso il basso. Per le valvole con attacchi a saldare occorre fare
attenzione che durante la saldatura la temperatura del corpo della valvola non superi i
valori indicati dalle tabelle dei vari modelli.
Operare eventualmente con opportuni dispositivi di raffreddamento (stracci bagnati, corda
di amianto, ganasce per la dispersione calore, ecc.).
Montaggio del bulbo
Il bulbo deve essere fissato, con apposita fascetta che assicuri un buon contatto
termico su un tratto orizzontale del tubo di aspirazione proveniente dall'evaporatore e
situato all'interno della cella.
Per tubi aspiranti aventi diametro superiore a mm 22, si consiglia un fissaggio laterale
come da Figura 1
Il comportamento della valvola termostatica
e' determinato dalle temperature rilevate dal
bulbo della valvola al termine dell'evaporatore.
Per evitare l'influenza di temperature estranee
e' necessario isolare il bulbo.
Con ci si assicura che il bulbo sia influenzato unicamente dalla temperatura del
refrigerante esistente nella parte terminale dell'evaporatore.
Inoltre: Evitare possibilmente di applicare il bulbo a tubi verticali sia ascendenti che
discendenti. Evitare pare l'applicazione del bulbo a tubi orizzontali nelle vicinanze del
raccordo (curva o sifone) con un tratto verti-cale della tubazione. Il bulbo non dovrebbe
essere applicato nei pressi di raccordi, valvole deviatrici (o altre parti metal-liche
consistenti), n su curve del tubo, in quanto queste parti non consentirebbero al bulbo
di seguire rapide variazioni della temperatura del tubo aspirante con conseguente
rallentamento nella risposta della valvola. Nelle valvole MOP il bulbo deve essere
applicato al tubo di aspirazione prima del raccordo col tubo di Equalizzazione esterna
della pressione.
Negli impianti con piu' evaporatori il bulbo deve sempre essere fissato sul tubo aspirante
del proprio evaporatore, in ogni caso mai al collettore di aspirazione comune ai vari
evaporatori.
Montaggio del bulbo
(1) manca il sifone prima del tratto verticale del tubo aspirante
(2) il bulbo della valvola e'
fissato al tubo di aspirazione dopo il raccordo con il tubo
equalizzatore di pressione proveniente dalla valvola
(3) il raccordo del tubo equalizzatore al tubo di aspirazione
e' rivolto verso il basso anziche' verso l'alto.
4. Possibili inconvenienti e loro cause
Alcuni inconvenienti sono in diretto rapporto con le valvole ma molti
sono anche dovuti a disfunzioni di tutto l'impianto, che non permettono ella
valvola di regolare a dovere pur avendo essa tutti i requisiti di qualita'
necessari.Per poter fare una buona diagnosi sulla valvola
e'
necessario rilevare il
surriscaldamento di esercizio, precisamente la pressione all'uscita
dell'evaporatore o delle tubazioni di aspirazione (che devono avere una perdita
di carico trascura-bile), o al rubinetto aspirante del compressore. Questa
pressione o meglio la corrispondente temperatura di satura-zione dovra' essere confronta con la temperatura del tubo aspirante nel punto di fissaggio del
bulbo.
La differenza ditali valori (surriscaldamento di esercizio) alla loro stabilita' possono
essere assunti come indice per il buon funzionamento della valvola.
Inconveniente riscontrato
a) L'evaporatore non e'
o e'
solo parzialmente irrorato
Possibili cause
- Il filtro potrebbe essere otturato e bloccare il flusso del refrigerante.
- Eccessivo surriscaldamento per errata regolazione della valvola.
- La valvola e'
stata scelta troppo piccola.
- Il bulbo ha una carica sbagliata non adatta al refrigerante dell'impianto.
- La carica del bulbo potrebbe essere parzialmente o interamente uscita (perdita
dell'elemento bulbo-soffietto).
- La valvola funziona con troppo surriscaldamento per mancanza di refrigerante oppure vi
e' del refrigerante allo stato di vapore prima della valvola.
- La valvola si blocca per presenza di umidita' che congela. Errato montaggio del bulbo.
- Disturbi alla basse temperature per refrigerante di tipo sbagliato.
-Insoddisfacente distribuzione del refrigerante negli eva-poratori a iniezione multipla:
errato montaggio del distributore, carico disuguale dell'evaporatore o sfavo-revole
distribuzione dell'aria.
b) L'impianto lavora senza surriscaldamento, il compressore ha ritorni di liquido.
- Il surriscaldamento statico e'
troppo esiguo.
- Il bulbo e'
influenzato da correnti d'aria a temperatura diversa da quella di
evaporazione, oppure e'
montato male.
- La valvola puo' essere bloccata da impurita' dell'impianto che ne impediscono la
chiusura.
- La valvola e'
bloccata da umidita'. La valvola ha una carica del bulbo non adatta al
refri-gerante dell'impianto.
c) La temperatura dl evaporazione e'
troppo bassa.
-Se non sussiste una delle cause elencate al punto a) allora non vi
e' il giusto rapporto
fra capacita' del com-pressore e capacita' dell'evaporatore.
Altrimenti...
tenete presente che la valvola termostatica non
e' un regolatore della temperatura di
evaporazione - essa puo' regolare soltanto il surriscaldamento.
Considerazioni sulla scelta delle valvole:
La capacita' frigorifera di una valvola, oltre che dalla grandezza e forma dell'ugello,
e' influenzata principalmente da tre fattori:
- tipo di refrigerante
- cadute di pressione
- temperatura di evaporazione e di condensazione
E' indispensabile che ogni valvola venga impiegata unicamente per il tipo di refrigerante
per la quale e' destinata, sulla base del proprio tipo di carica termostatica.
Le temperature di condensazione ed evaporazione determinano la pressione all'entrata e
all'uscita della valvola, quindi la velocita' del flusso di refrigerante che la
attraversa. Maggiore e' la caduta di pressione maggiore sara' la quantita' di
refrigerante, a parita' di apertura della valvola.
Inoltre il calore latente di vaporizzazione del refrigerante
e'
determinato dalla
temperatura di vaporizzazione.
Nella documentazione tecnica a catalogo la capacita' nominale delle valvole
e' riferita
alla temperatura di evaporazione, Te = -10 C, alla temperatura di condensazione, Tc =
25C, e ad 1K di sotto raffreddamento del liquido refrigerante in ingresso alla valvola.
Al variare di questi parametri il rendimento della valvola varia, vediamo come:
Supponiamo di cercare una valvola per R134a con una capacita' richiesta di 4.500 kW, un
sotto raffreddamento del liquido refrigerante di 1K, e le perdite di pressione nel sistema
di 1.50 bar.
Indichiamo con to = temperatura di evaporazione e tc = temperatura di condensazione :
to = -5.0 C tc = 35.0 C
Capacita teorica calcolata = 5.837 kW ( dalle tabelle Flica )
Ugello = 3.00 fattore di carico = 71.1%
Il ciclo relativo :
Supponiamo ora di variare la temperatura di condensazione di 15C.
to = -5.0 C tc = 20.0 C
Capacita teorica calcolata = 4.114 kW ( dalle tabelle Flica )
Ugello = 3.00 fattore di carico = 109.4 % ( riferito a 4.5 kW)
Il relativo ciclo :
Come si puo' notare diminuendo la temperatura di condensazione diminuisce la resa della
valvola, ma aumenta il rendimento (COP) del compressore.
Una minore pressione di condensazione oppone una minor resistenza del gas compresso
all'uscita del compressore, ma al tempo stesso diminuisce il flusso di refrigerante
attraverso la valvola.
Tc = 20 C
Tc = 35 C
Dove p2 e' la pressione in uscita dal compressore.
Nota : Nella scelta della valvola occorre tenere presente che esiste una capacita' di
riserva ( intorno al 130% della capacita' nominale) che puo' essere utile per compensare
eventuali variazioni di carico.
