Définitions
En sortant du compresseur. la vapeur dc R404a arrive à l’entrée du condenseur avec une pression de 17 bar (HP). La condensation commence à 39 C et on obtient à la sortie un liquide HP de 17 bar et dc 34 C qui va alimenter l’évaporateur à travers le détendeur thcrmostatique.
On définit pour le fluide:
Sous-refroidissement = Température dc condensation — Température de sortie
dc condenseur
On dit que le fluide est sous-refroidi de 5 °C (39 — 34).
Deux médias peuvent être utilisés pour le refroidissement : l’air ou l’eau.
Pour un condenseur à air, l’air arrivé à une température de 25 °C s’échauffe à
31 °C en prenant la chaleur dégagée par le fluide frigorigène.
On définit:
— Pour un condensateur à air:
_i Types de condenseurs
— Condenseur à ventilation forcée verticale : en général il possède un seul ventilateur.
— Condenseur à ventilation forcée horizontale: il peut avoir plusieurs ventila- te u rs.
— Condenseur à eau vertical : il se présente sous Forme d’un ballon et est utilisé pour la construction de l’armoire dc conditionnement d’air et de pompe de chaleur. Il offre une possibilité dc stockage du fluide frigorigène.
— Condenseur à eau à doubles tubes concentriques: il est constitué de deux tubes enfilés l’un dans l’autre.
— Condenseur à eau multitubulaire: il est utilisé dans les domaines dc réfrigération industrielle, conditionnement d’air, pompe à chaleur...
• Évaporateur
i Définitions
Le liquide frigorigène, à une température de 30 °C SOUS une pression de 14 bar, arrive à l’entrée du détendeur. Celui-ci fait baisser cette pression dc 5 bar. En absorbant dc la chaleur, le fluide s’évapore. La pression et la température sont constantes à 5 bar et O °C (caractéristique du fluide R404a).
A la sortie de l’évaporateur la température du bulbe du détendeur est de 6 °C. La vapeur est surchauffée de 6 °C.
L’air arrive sur l’évaporateur à une température de 8 °C, il se refroidit jusqu’à 4 oc. On définit:
— en climatisation
E Types d’évaporateurs
Pour la climatisation on distingue divers types d’évaporateurs : mural, plafonnier, à plaque eutectique, frigorifre à buse.
• Détendeurs thermostatiques Détendeur à égalisation de pression interne
Il est utilisé pour les installations de faible puissance (figure 9.4a). On définit:
— la force d’ouverture F; qui est l’action de la pression du fluide du bulbe sur la membrane;
— la force de fermeture F; qui est la somme de la force de poussée du ressort et la force exercée par la pression d’évaporation.
Détendeur à égalisation de pression externe
Il est utilisé pour les installations de forte puissance (figure 9.4b). Ce type de détendeur permet de tenir compte de la perte de charge dc l’évaporateur.
Détendeur avec limiteur de pression
Il est généralement utilisé lors d’un risque de surcharge du compresseur à la mise
en route.
• Déshydrateur
C’est un filtre composé d’un tamis moléculaire, d’un mélange de gel de silice et d’oxydc d’aluminium activé. Son rôle est d’absorber l’humidité, les acides et les particules (les boues et produits de décomposition de l’huile). Il empêche la Formation de glace au détendeur et la corrosion du circuit Frigorifique.
• Réservoir de liquide
Ce réservoir doit pouvoir contenir la capacité totale du fluide Frigorigène nécessaire pour ic bon fonctionnement de l’installation, Il est sous pression lorsque l’installation est en service. Cela permet au fluide de monter par ic tube plongeur et de passer à travers une vanne de départ.
• Fluides frigorigènes
Un fluide frigorigènc est un composé chimique facilement liquéfiable, dont on utilise la chaleur latente de vaporisation pour produire du Froid.
Nomenclature
Les fluides Frigorigènes ou réfrigérants d’après le standard ASHARE 34 (American Sociery oF Heating, Rcfrigerating and Air-Condirionning Enginecrs) et la norme internationale ISO 817, sont désignés par la lettre R suivie d’un code.
On peut les classer scion leur formule chimique:
— CFC: chlorofluorocarbonate,
— HCFC: hydrochlorofluorocarhonatc.
— HFC: hydrofluorocarbonate.
Critères
Les fluides frigorigènes assurent le transfert thermique entre lévaporateur et le
condenseur. L.eurs caractéristiques doivent respecter certains critères.
Critères de sécurité:
— non toxiques.
— ininflammables,
— non explosifs aux températures d’utilisation.
Critères thermodynamiques:
— pression d’évaporation supérieure à la pression atmosphérique,
— tcrnpératurc critique supérieure aux températures dc condensation,
— taux dc compression faible pour obtenir de bons rendements volumétriques sur les compresseurs.
Critères techniques:
— non corrosifs sur ics métaux,
— compatibles avec les élastomères cc les plastiques,
— miscibilité avec l’huile permettant le retour au compresseur,
— aptitude à la détection des fuites.
O Relation pression/température
Les tableaux 9.2 et 9.3 donnent les valeurs dcs pressions des mélanges liquide-gaz
des principaux fluides frigorigènes en fonction des températures.
Industrie alimentaire
Les utilisations actuelles des fluides R12, R502 et R22 dans l’industrie alimentaire peuvent être résumées comme suit.
— Réfrigération durant le transport : R502.
— Réfrigération unitaire de détail-étalage/cntreposage; R12, R502, R22.
— Réfrigération centrale de détail-étalage/enrreposage: R12, R502, R22.
— Conservation par le froid: R502.
— Entreposage frigorifique: R12, R22.
— Distributions automatiques réfrigérées : R12, R22.
Protocole de Montréal
Les CFC sont responsables dc la destruction massive de l’ozone. Les HCFC le sont également. mais de façon moindre. Depuis le protocole de Montréal en 1987:
— La production des CFC (R12, R502) doit s’arrêter au 1 janvier 1996 et son utilisation doit disparaître en 2000.
— La production des HCFC (R22) diminuera pour cesser totalement en 2020. Les HCFC peuvent servir à la transition mais leur utilisation devra être nulle en l’an 2030.
— Les HFC (R134a, HFC23), les mélanges de substitution (R404a), l’ammoniac (R717) e de nouveaux fluides à l’étude doivent remplacer les CFC et les HCFC d’ici l’an 2030.
Li terminologie des fluides, utilisée dans la gestion pour l’élimination progressive des frigorigènes, se présente dc la manière suivante (tableaux 9.4 à 9.6)
— Frigorigène dc transition : produit de remplacement à court et moyen terme qui sera lui aussi éliminé progressivement.
— Frigorigène à long terme: fluide qui ne connaît actuellement aucune restriction d’emploi comme remplaçant des CFC.
— Frigorigène d’appoint: frigorigènc de type différent; il peut être ajouté à l’équipement sans en retirer le frigorigène d’origine.
— Frigorigène dc substitution : frigorigène de type différent; il peut être ajouté à l’équipement mais après avoir retiré le frigorigène d’origine.
— Frigorigènc de conversion: frigorigène de type différent; il peut être employé, mais après d’importantes modifications à l’équipement.
Les données présentées dans les tableaux 9.7 à 9.9 établissent la comparaison du rendement de systèmes fonctionnant avec des frigorigènes de substitution par rapport à leur comportement avec le frigorigène d’origine. 11 semble qu’avec les produits de substitution, les coefficients de performance (COP) soient généralement identiques, mais que les puissances dc réfrigération aient tendance à être plus faibles pour des températures d’évaporation et de condensation identiques.
Huiles frigorifiques
Le choix des lubrifiants pour ics compresseurs eN fonction des types de fluides frigorifiques utiIiss.
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