Composizione dei refrigeranti di natura chimica

Costituzione della molecola dei fluidi sintetici

Carbonio, fluoro, idrogeno, cloro, zolfo, azoto, bromo - Refrigeranti alogenati

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Le proprietà di trasporto del calore dei refrigeranti di natura chimica dipendono dalla loro composizione, cioè da quali elementi chimici entrano a far parte della loro molecola. I fluidi sintetici sono composti da idrogeno, fluoro, carbonio, zolfo, cloro, ossigeno, azoto, bromo. Alcuni di questi elementi sono stati proibiti nel passato

Derivati degli idrocarburi

A loro volta tali proprietà determinano il comportamento caratteristico dei fluidi sintetici durante le varie fasi del ciclo frigorifero: espansione, evaporazione, compressione, condensazione.

Molti refrigeranti di natura chimica (CFC, HCFC, HFC, HFO) derivano dal metano, dall’etano e dal propano (idrocarburi): prendendo essi come sostanze di base è possibile giungere, attraverso opportuni processi di natura chimica, alla produzione dei refrigeranti così come li conosciamo.

Chimica dei refrigeranti

Tali processi consistono sostanzialmente nella sostituzione di alcuni degli atomi di idrogeno e carbonio che compongono gli idrocarburi con atomi di alogenati (fluoro e, un tempo, cloro e bromo): da qui la denominazione di refrigeranti alogenati.

I CFC sono composti da cloro, fluoro e carbonio. Gli HCFC oltre a questi tre elementi contengono anche idrogeno. Gli HFC e gli HFO contengono idrogeno, fluoro e carbonio.

Gli studi e le sperimentazioni condotti negli ultimi anni per cercare di sintetizzare nuovi tipi di refrigeranti hanno evidenziato che se si desidera ottenere refrigeranti meno impattanti sull'ambiente si deve accettare il fatto che essi risultino leggermente infiammabili.

Dal punto di vista chimico ormai si sono percorse tutte le strade possibili ed in futuro saranno veramente pochi i refrigeranti di natura chimica di nuova concezione.

La composizione chimica determina le proprietà

A seconda del numero e del tipo di atomi che vengono inglobati, la nuova sostanza sintetizzata possiede specifici requisiti termodinamici e di trasporto del calore. Giocando opportunamente su questi due parametri è possibile ottenere sostanze che rispondono a determinati requisiti e che le rendono idonee all’utilizzo nelle macchine frigorifere: tali sostanze sono i fluidi frigoriferi a tutti ben noti.

Dosando fra loro, secondo precise percentuali, refrigeranti di tipo diverso si ottengono le miscele

Legami chimici dei componenti

Molta importanza hanno anche i legami chimici che si stabiliscono tra i vari elementi: ad esempio i refrigeranti HFC e gli HFO risultano essere composti dagli stessi elementi. Però negli HFO i legami chimici sono molto più deboli tanto che, quando essi vengono immessi in atmosfera, si decompongono in tempi molto più veloci rispetto agli HFC (che sono più stabili chimicamente) e quindi risultano avere un effetto serra (indice GWP) molto inferiore rispetto ad essi.