Analisi per componente

Come detto l’analisi energetica può essere condotta componente per componente per poi ottenere gli stessi risultati di una analisi complessiva.

Compressore 

Nel compressore la portata di fluido frigorigeno proveniente dall’evaporatore viene compresso fino alla pressione di esercizio del condensatore.

Applichiamo l’equazione exergia al sistema termodinamico compressore in termini di potenza


Da questa equazione si ricava WPERSO. In termini di unità di massa il lavoro perso è dato da:


l è il lavoro di compressione, che è pari a:

Sostituendo questa espressione in quella del lavoro perso si ottiene:



Il lavoro perso è evidentemente nullo nei casi con compressione isoentropica.

Condensatore 

Nel condensatore il vapore surriscaldato all’uscita dal compressore viene raffreddato a pressione costante. Il calore estratto dal processo viene rilasciato in ambiente. Applichiamo l’equazione dell’ exergia al sistema condensatore:


Ricordando la definizione di calore scambiato al condensatore e facendo riferimento all’unità di massa si ottiene:

Valvola di laminazione 

Nella valvola di laminazione si compie l’espansione del liquido all’uscita dal condensatore fino alla pressione dell’evaporatore, realizzando un importante abbassamento della temperatura.


Essendo la valvola un componente in cui non si scambia calore e lavoro la laminazione è isoentalpica; l’equazione dell’exergia ha una forma semplice quale la seguente:

Che in riferimento all’unità di massa si scrive come:


Evaporatore 

Nell’evaporatore si ha la sottrazione di calore all’acqua da refrigerare, che rappresenta l’effetto utile. Il fluido frigorigeno in bifase entra nell’evaporatore ed esce come vapore saturo o surriscaldato. L’equazione dell’exergia per questo componente si presenta come:


Ove si è fatto uso della nozione di termostato equivalente precedentemente esposta. Essendo la variazione di entalpia del fluido frigorigeno il calore scambiato per unità di massa qL , l’equazione corrispondente in termini di unità di massa si scrive come: