Collaudo e primi test su un banco prova per la qualifica di un prototipo di refrigeratore magnetico rotante

Abstract

La refrigerazione magnetica è una tecnologia che potenzialmente ha un’efficienza complessiva maggiore rispetto alla soluzione tradizionale della compressione di vapore, ovvero un consumo minore di energia elettrica. Se si considera inoltre che non è richiesta la presenza di fluido refrigerante, ne concludiamo che i vantaggi di questa tecnologia potrebbero essere sia di tipo economico che ecologico. Il principio alla base della refrigerazione magnetica è il fenomeno fisico dell’effetto magnetocalorico, ossia la proprietà di alcuni materiali di variare la propria temperatura di alcuni gradi centigradi se sottoposti a una variazione di campo magnetico in modo adiabatico. Sfruttando questa caratteristica con un ciclo rigenerativo, data l’entità tutto sommato modesta della variazione di temperatura, si può realizzare un ciclo frigorifero in analogia con il classico ciclo a compressione di vapore. In questo elaborato verranno descritte le modalità con cui sono stati effettuati la messa a punto e il collaudo di un banco prova per la qualifica di un prototipo di refrigeratore magnetico, realizzato in collaborazione con l’azienda Bifreezer. Successivamente si intendono effettuare delle prove sperimentali con cui costruire delle curve di efficienza dell’impianto in diverse condizioni operative, trovando i valori ottimali dei parametri di controllo. L’obiettivo di questo banco prova è quello di sviluppare delle soluzioni ingegneristiche che conducano in un prossimo futuro alla realizzazione di un prototipo di refrigeratore a utilizzo domestico.

Magnetic refrigeration is a technology that potentially offers greater overall efficiency compared to the traditional vapor compression solution, meaning lower electrical energy consumption. Additionally, considering that no refrigerant fluid is required, we can conclude that the advantages of this technology could be both economic and ecological. The principle behind magnetic refrigeration is the physical phenomenon of the magnetocaloric effect, which is the property of certain materials to change their temperature by a few degrees Celsius when subjected to a variation in the magnetic field in an adiabatic manner. By exploiting this characteristic with a regenerative cycle, given the relatively modest temperature change, it is possible to create a refrigeration cycle analogous to the classic vapor compression cycle. In this paper, the methods used to set up and test a test bench for qualifying a magnetic refrigerator prototype, developed in collaboration with the company Bifreezer, will be described. Subsequently, experimental tests will be conducted to build efficiency curves of the system under different operating conditions, finding the optimal values of the control parameters. The objective of this test bench is to develop engineering solutions that will lead to the creation of a domestic-use refrigerator prototype in the near future.