Analisi sperimentale delle prestazioni di macchine produttrici di ghiaccio operanti con R290

This Master Thesis deals with the replacement of HFC refrigerants with the hydrocarbon propane, R290. The performance of three ice-making machines has been experimentally evaluated with R290 replacing the original refrigerants. The purpose of this work is the comparison of performances, i.e. daily ice production and electrical consumption, of the R290 ice-makers, with respect to the original systems, working with R404A or R134a, according to the specific device. Regulations limit the charge of flammable refrigerant to 150 grams. Therefore, it is required to reduce the internal volume of the components, so to reduce the mass of refrigerant. Specifically, the condenser, filter-drier and liquid line have been replaced. The prototypes are optimized with R290 in terms of capillary tube and charge, at various combinations of ambient air and water temperatures. As to most prototypes, daily production is found to satisfy requirements, while allowing an equal or lower energy consumption and by employing a R290 charge within regulatory limits. Nevertheless, additional studies are required as far as the replacement of R134a with propane is concerned. The reason is that for one of these prototypes, the electrical consumption of the R290 prototype is higher than the one of the original device.

Questo lavoro di tesi si focalizza sulla sostituzione di refrigeranti HFC con l’idrocarburo propano, R290. In particolare, sono analizzate sperimentalmente le prestazioni di tre macchine per la produzione di ghiaccio a cubetti operanti con R290 in sostituzione degli originali. L’obiettivo del lavoro è il confronto delle prestazioni, produzione di ghiaccio giornaliera e consumo elettrico, dei fabbricatori di ghiaccio operanti a R290, rispetto alle macchine di partenza, operanti con R404A o R134a, a seconda dello specifico dispositivo. Le normative vigenti impongono una carica massima di refrigerante infiammabile di 150 g. Di conseguenza, è stato necessario lavorare sulla riduzione del volume dei componenti, al fine di ridurre la massa di refrigerante. In particolare, sono stati sostituiti il condensatore, il filtro disidratatore e la tubazione di connessione tra condensatore e filtro disidratatore. Anche il compressore è stato sostituito con un modello adatto all’R290. Le macchine sono quindi state ottimizzate con il refrigerante sostituivo, in termini di capillare e carica, a diverse combinazioni di temperatura di aria ambiente e di acqua di rete. Per la maggioranza dei prototipi e delle condizioni ambiente, la produzione giornaliera soddisfa le richieste, garantendo nel contempo un consumo elettrico pari od inferiore alla versione standard ed una carica di R290 entro i limiti di normativa. Ulteriore lavoro è però necessario sulle macchine in origine a R134a. Nel caso di uno di questi prototipi, infatti, il consumo elettrico risulta maggiore nel caso del prototipo a R290.