La refrigerazione avviene in un processo continuo in quattro fasi con un lato ad alta pressione e uno a bassa pressione. Nel ciclo frigorifero vengono impiegati come refrigeranti primari liquidi a basso punto di ebollizione. Le importanti proprietà termodinamiche di questi liquidi sono visualizzate nella tabella dei refrigeranti. Il grafico mostra un grafico della pressione delle sostanze rispetto alla temperatura, nonché i punti di fusione, tripli e critici se si verificano all’interno dell’intervallo di lavoro del refrigerante. Utilizzando la tabella, i progettisti della refrigerazione possono scegliere il refrigerante appropriato per il sistema di interesse.
Un frigorifero domestico può dimostrare le quattro fasi del ciclo di refrigerazione. Sono coinvolti tre fluidi: l’aria della stanza, l’aria che circola all’interno del frigorifero e il refrigerante, che scambiano calore attraverso il contatto indiretto. Il refrigerante entra nell’evaporatore, nelle serpentine sul retro del frigorifero, e assorbe calore dall’aria calda proveniente dal frigorifero, facendo bollire il refrigerante; viene poi ricompresso e condensato in un liquido ad alta pressione dopo aver ceduto calore all’aria dell’ambiente. Il refrigerante liquido caldo ad alta pressione viene fatto passare attraverso una valvola di espansione, che provoca un improvviso calo di pressione e temperatura. Il refrigerante liquido freddo rientra nell’evaporatore e il ciclo è completo.
Le proprietà termodinamiche del refrigerante possono essere visualizzate in un grafico del refrigerante o come tabella di dati. Il grafico è generalmente più utile, poiché è possibile visualizzare molti più refrigeranti in un semplice riferimento visivo. Il grafico del refrigerante viene talvolta indicato come grafico pressione-temperatura o grafico PT. Un ingegnere può utilizzare la tabella per cercare un refrigerante che operi a pressioni più basse per ridurre la pressione nominale richiesta per un particolare sistema. Se le pressioni sono troppo basse, tuttavia, il rapporto di compressione diventerà anormalmente alto, rendendo impossibile la fase di compressione.
Il grafico del refrigerante mostra la temperatura di ebollizione e la pressione del refrigerante. È preferibile operare al di sopra della pressione atmosferica per evitare perdite di umidità e aria nel sistema. Per fare ciò, il punto di ebollizione del refrigerante deve essere inferiore al livello di temperatura del sistema. Anche i punti critici di temperatura e pressione sono riportati sulla tabella del refrigerante. Il sistema deve operare ben al di sotto dei valori critici al di sopra dei quali le fasi liquida e gassosa hanno proprietà identiche.
Una tabella dei refrigeranti è disponibile presso i fornitori di refrigeranti o apparecchiature di refrigerazione. Diversi tipi di apparecchiature utilizzate nei sistemi di refrigerazione, come apparecchiature alternative, unità di assorbimento o unità a getto di flusso richiedono refrigeranti diversi. La maggior parte dei riferimenti di ingegneria chimica include una tabella del refrigerante. Gli utenti che non hanno familiarità con i refrigeranti dovrebbero consultare un ingegnere professionista o un tecnico HVAC qualificato prima di sostituire un refrigerante a causa delle preoccupazioni relative alle apparecchiature ad alta pressione e alle normative ambientali in corso relative ai refrigeranti a base di idrocarburi clorurati.