Un sistema
refrigerante per il refrigeratore criogenico, brevettato da Ralph C. Longsworth, è formato da un compressore a pistoni rotanti (12) che
ciclicamente riceve da un condotto a bassa pressione (14) il refrigerante, formato
da una miscela di gas ed olio. Questo lo comprime e lo scarica in un condotto
ad alta pressione (16). La miscela viene fatta passare all'interno di un filtro
olio-gas (18) che divide i gas compressi dall'olio. Mentre l'olio torna al
compressore iniziale attraverso un tubo capillare (20), la miscela di gas compressi
e filtrati passa attraverso un refrigeratore finale (22) contenente solitamente
acqua o aria a bassa temperatura. Questo refrigeratore finale ha la funzione di
rimuovere il calore creato dalla compressione e di condensare una componente
della miscela gassosa. In alcuni casi, quando nessuno dei gas della miscela
viene condensato dal refrigeratore finale, è connesso a quest'ultimo un
separatore che ne filtra lo scarico. Il fluido così raffreddato ed in
pressione, attraverso un ulteriore condotto (26), arriva ad uno scambiatore di
calore controcorrente che si avvolge ad elica (28), l'ultimo elemento del ciclo
frigorifero. Lo scambiatore di calore si trova all’interno dell’ambiente da raffreddare ed è in
condizioni di sottovuoto, cosicchè lo scambio di calore avvenga all’interno
di quest’ultimo e non con l’ambiente esterno. Attraverso una valvola
di laminazione (34) , ovvero un organo di strozzamento, avviene un’espansione
adiabatica reversibile quindi il fluido va a pressioni e temperature inferiori. Infine, il fluido scorre nel condotto
contiguo con direzione opposta e assorbe calore da una carica (36) per
poi tornare al compressore iniziale.
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