ANALISI NUMERICA E SPERIMENTALE DELLA TECNOLOGIA “AUTO CASCADE REFRIGERATION” PER APPLICAZIONI A TEMPERATURA ULTRA-BASSA

La ricerca ha come obiettivo il trasferimento tecnologico della tecnologia definita in Autocascata (ACR) ampiamente utilizzata per applicazioni di liquefazioni del gas naturale in applicazioni per conservazione di materiale medico farmaceutico a temperatura Ultra-bassa. La liquefazione di gas naturale prevede di dover raggiungere temperature inferiori a -150°C per potenze di centinaia di kW, mentre l’obiettivo del lavoro è sviluppare una tecnologia per produzione di centinaia di W a temperatura compresa fra -70 e -80°C. La tecnologia ACR permette di ottenere temperature Ultra-basse con cicli più semplici e con un numero di componenti inferiore rispetto i tradizionali cicli utilizzati per le applicazioni medico farmaceutiche, promettendo quindi migliori rendimenti di ciclo e migliore affidabilità dell’impianto. Per raggiungere l’obiettivo è stata portata avanti un’intensa attività di ricerca bibliografica e studio dello stato dell’arte. L’attività di ricerca ha evidenziato le criticità dell’applicazione ACR, ha permesso di individuare e selezionare dei fluidi frigoriferi per la miscela di lavoro e ha permesso di porre le condizioni al contorno per lo sviluppo di un modello numerico utilizzato per ottimizzare l’impianto e dimensionare i componenti di un prototipo ACR. I fluidi presi in considerazione per la composizione della miscela frigorifera sono solamente di origine naturale a basso impatto ambientale in linea con gli obiettivi imposti dall’Unione Europea. La realizzazione del prototipo e la successiva campagna sperimentale hanno permesso di validare il modello numerico e le scelte progettuali effettuate, dimostrando come sia effettivamente possibile sviluppare una macchina funzionante con tecnologia in Autocascata per refrigerare un volume di 350l. La miscela frigorifera migliore per il ciclo frigorifero con la configurazione impiantistica utilizzata si è rivelata essere composta da R600a/R1150 con concentrazione di 0,64/0,36. I risultati del lavoro indicano che il coefficiente di prestazione dell’impianto, pari a 0,22 a -80°C, è paragonabile a quello dei tradizionali sistemi utilizzati nell’ambito industriale oggetto di studio aprendo così alla possibilità di diffusione di un sistema di refrigerazione alternativo a più bassa complessità impiantistica e più alta affidabilità.