Cualquier transición de fase gas / líquido se puede utilizar en una bomba de calor, pero es la practicidad lo que hace que la humanidad utilice principalmente fluorocarbonos en los hogares. Consideremos el sistema de refrigeración en un refrigerador doméstico que consta de un compresor, una válvula de expansión y un evaporador. Su trabajo es proporcionar una temperatura constante del evaporador de alrededor de -16 ° C para congelar los alimentos y rechazar el calor como aire caliente en la parte posterior del refrigerador a alrededor de 40 ° C.
- El fluorocarbono R-134a hierve a -16 ° C a una presión de 0.16 MPa. Se condensa a 40 ° C a una presión de 1 MPa. El compresor requerido debe ofrecer una relación de compresión de 6.25: 1 (razonable) a una presión de descarga muy razonable de 1 MPa (aproximadamente 145 psi). El fluido de trabajo es inodoro y esencialmente no tóxico.
- Gas casi ideal # 1: helio. Desafortunadamente, -16 ° C es demasiado caliente para licuar el helio ya que su temperatura crítica es de 5.19 K.
- Gas casi ideal # 2: Nitrógeno. Desafortunadamente, -16 ° C es demasiado caliente para licuar el nitrógeno ya que su temperatura crítica es de 126 K. Historias similares para gases casi ideales # 3 y 4: argón y criptón.
- El agua es inodoro y no tóxico, pero también polar, por lo que no es la primera elección para un gas ideal, pero a presiones más bajas es razonablemente ideal. -16 degC = .00015 MPa. 40 degC = 0.007 MPa. Estas son presiones de vacío: aproximadamente 1/1000 de una atmósfera. Para mover suficiente vapor de agua a través del evaporador y el compresor, ambos dispositivos deben ser aproximadamente 30 veces más grandes que una unidad R-134a típica para acomodar los enormes volúmenes a bajas presiones. Además, la relación de compresión es 46: 1, imposible de obtener en una sola etapa de compresión, por lo que necesita al menos DOS compresores enormes.
- Amoníaco: Tóxico, olor fuerte. Puede ser inflamable si hay otro gas inflamable presente. -16 grados C = 0.23 MPa. 40 degC = 1.55 MPa. Relación de compresión = 6.74: 1 (razonable) a presiones aproximadamente 1.5x más altas que R-134a (aún razonable). El amoníaco se usa en la industria pesada como refrigerante.
- Propano: inodoro. Altamente inflamable. -16 grados C = 0.28. MPa. 40 grados C = 1.35 MPa. Relación de compresión = 4.8: 1 (muy razonable) a presiones aproximadamente 1.3x más altas que R-134a (aún razonable). El propano se usa como refrigerante en la industria pesada.
