DESCRIZIONE DELLE ATTIVITA’
Il Laboratorio di Refrigeranti e Nanofluidi svolge ricerca sperimentale sulle proprietà termodinamiche e di trasporto di refrigeranti, nanofluidi e materiali a cambiamento di fase (PCM), con riferimento alle applicazioni nel condizionamento dell’aria, refrigerazione e riscaldamento (CARR).
L’attività è focalizzata sulla determinazione accurata di grandezze chiave per la modellazione e la progettazione di sistemi energetici. Le misure sono eseguite con apparati dedicati, progettati o adattati internamente, garantendo rigoroso controllo delle condizioni operative e valutazione dell’incertezza secondo criteri metrologici consolidati.
PRINCIPALE STRUMENTAZIONE
Refrigeranti
Le misure di equilibrio liquido-vapore (VLE) e di solubilità dei refrigeranti in oli lubrificanti sono eseguite in celle termostatate in acciaio con agitazione interna, controllo PID della temperatura (stabilità fino al millikelvin) e trasduttori differenziali di pressione; per i VLE, la composizione delle fasi è determinata mediante gascromatografia on-line con calibrazione gravimetrica.
La densità è misurata con densimetro a tubo vibrante Anton Paar DMA 4200M, con controllo integrato di temperatura (Peltier) e pressione tramite pompa a siringa regolata in PID.
Nanofluidi
La caratterizzazione dimensionale e la stabilità dei nanofluidi sono valutate con lo strumento Zetasizer Nano ZS (Malvern) basato su Dynamic Light Scattering (DLS) con laser a 633 nm e rilevazione a 173°, che consente di determinare il diametro idrodinamico equivalente tramite l’equazione di Stokes-Einstein nell’intervallo 0,6 nm–6 µm, in condizioni isotermiche controllate (tipicamente 298 K).
La conducibilità termica è misurata con lo strumento ThermTest TPS2500S basato su tecnica Transient Plane Source (TPS, Hot Disk) mediante sensore planare a doppia spirale in nichel isolato in Kapton, operante come sorgente termica e sensore di temperatura. L’analisi del transiente generato da potenza elettrica costante consente di ricavare le proprietà di trasporto assumendo regime puramente conduttivo.
Le proprietà reologiche sono determinate con lo strumento ARG2 (TA Instruments), un reometro rotazionale cono-piastra a temperatura controllata e gradiente di taglio variabile, includendo fasi di pre-condizionamento e pre-shear per garantire la riproducibilità.
Il coefficiente di scambio termico convettivo è valutato in un circuito a flusso forzato con tubo di rame riscaldato a flusso termico costante, strumentato con termoresistenze al platino, termocoppie distribuite e flussimetro Coriolis; l’analisi energetica locale permette di determinare α in funzione delle condizioni operative.
Materiali a cambiamento di fase (PCM)
Il calore latente e la temperatura di fusione dei PCM sono determinati mediante calorimetro MicroCalvet basato su calorimetria differenziale a scansione (DSC), che permette di misurare flussi di calore e capacità termica in funzione della temperatura nell’intervallo −45 °C ÷ 120 °C.
