Angelo MAIORINO | Progetti

SPERIMENTAZIONE SU UN REFRIGERATORE MAGNETICO A TEMPERATURA AMBIENTE

Lo scopo della presente ricerca, che si configura come la continuazione della ricerca precedente, è quello di ottimizzare il funzionamento di un refrigeratore magnetico. A questo proposito va notato che i finanziamenti precedenti sono stati utilizzati, insieme al cofinanziamento di una media attrezzatura, per la costruzione di un prototipo di refrigeratore magnetico collocato nel Laboratorio di Tecnica del Freddo del Dipartimento di Ingegneria Industriale. Dopo svariati mesi di test si è verificato che le prestazioni energetiche del refrigeratore sono risultate inferiori a quelle di un refrigeratore a compressione di vapore operante tra le medesime temperature. Tale risultato è in contrasto con quanto comunemente riportato nella letteratura specializzata e con quanto è desumibile dai modelli matematici del sistema messi a punto anche dal gruppo del responsabile del presente progetto di ricerca. Sono state, pertanto, individuate le cause di questa minore "performance" energetica. Le cause risiedono in svariati aspetti funzionali e costruttivi del prototipo. La finalità della presente ricerca sarà quella di eliminare queste cause anche se ciò, qualche volta, comporterà interventi molto invasivi sul refrigeratore magnetico.La prima causa identificata è relativa alla presenza di "volumi morti". Accade, infatti, che l'acqua dei rigeneratori non riesce a confluire nella valvola dopo che il campo magnetico ha terminato di interessare il rigeneratore per cui, poiché il flusso nei rigeneratori avviene nei due sensi, l'acqua che già ha "lavorato" rientra nel rigeneratore facendone diminuire l'efficienza. Un nuovo disegno dei rigeneratori, che consenta anche l'utilizzo di una maggiore quantità di materiale magnetocalorico (gadolinio), insieme al montaggio di valvole di non ritorno dovrebbero risolvere il problema. L'altro significativo problema risiede nell'anello di alluminio dove sono montati i rigeneratori che diventa sede di correnti parassite. Tale anello va rifatto in materiale plastico in modo che le correnti parassite che riscaldano l'anello e quindi i rigeneratori e quindi l'acqua rigenerante, siano eliminate.Un ulteriore problema è relativo alle dimensioni delle tubazioni che, presentando un diametro troppo piccolo, contribuiscono a fare aumentare le perdite di carico. In questo tipo di macchina, infatti, il lavoro speso è soprattutto quello di pompaggio per cui una riprogettazione del sistema dei tubi comporterà, sicuramente, un aumento della prestazione energetica.Un ultimo aspetto significativo e finalizzato al miglioramento della prestazione energetica, è quello relativo alla valvola di scambio del fluido rigenerante. Tale valvola, costituita da alluminio, comporta un certo scambio termico tra la zona calda e quella fredda quando le zone sono rese tali dal fluido rigenerante. E' necessario, quindi, ridisegnare la valvola, magari con luci di diametro maggiore, ma soprattutto utilizzare un materiale diverso dall'alluminio in modo da eliminare questi dannosi "ponti termici".