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8/11/2019 Technologie Production Froid
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Variantes du cycle
compression de vapeur
Froid indirect : circuit frigoporteur
Cycle mono tag et alimentation par regorgement
Cycle bi-tag en cascade
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Froid direct et froid indirect
Froid direct Le frigorigne est amen jusque sur le lieu dutilisation
Avantages : meilleure efficacit Inconvnients : quantit de fluide frigorigne, impossible si
fluide toxique et lieu public
99% des applications de petite puissance
Froid indirect Le froid est transport par un fluide intermdiaire : le
frigoporteur Avantages : installation compacte, moins de fluide frigorigne,
possibilit de confiner le fluide au local technique et doncdutiliser par exemple des fluides toxiques
Inconvnients : efficacit diminue
Frigoporteur = eaux glycoles (monothylne glycol,polypropylne glycol), saumures
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Froid indirect : circuit frigoporteur
Un tube distribue le frigoporteur pour tous les postes
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Cycle mono-tag et alimentation parregorgement
1
23
45 7
6
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Cycle cascade deux tages
Utilisation du froid des tempratures trs basses (-60C)
8/11/2019 Technologie Production Froid
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Principaux composants des
installations frigorifiques
Echangeurs de chaleur
Compresseur
Composants divers
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Echangeurs rfrigrateur Evaporateur roll bond
Condenseur tubes fils
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Echangeurs tubulaires
Coaxial
En serpentin
Tube en tube
Echangeurs pour leau et pour des petites puissances
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Echangeurs multitubulaires
Moyenne puissance (>12
kW) Grand nombre de tubes :
changeurs compacts
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AIR
FRIGORIGENE
EAU
EAU
TOUR DE REFROIDISSEMENT
DEAU
AIR
EAU
EAU
FRIGORIGENE
CONDENSEUR A EFFET
DEVAPORATION
Condenseurs vaporatifs
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Dgivrage des vaporateurs
Lair ambiant contient de la vapeur deau
Cette vapeur deau se solidifie au contact de la paroi temprature ngative => le givre
Ce givre forme une couche isolante qui diminue lefficacit deschangeurs
Il est ainsi ncessaire de dgivrer priodiquement lesvaporateurs : Par soufflage dair chaud
Par des rsistances lectriques chauffantes places surlvaporateur
Par les gaz chauds (on utilise en gnral le gaz chaud aurefoulement du compresseur)
Par inversion de cycle (pour les machines frigorifiques pouvantgalement fonctionner en pompe chaleur)
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Echangeurs de chaleur
Echangeurs plaque
Eau et liquide
Echangeurs co-axiaux
Echangeursmultitubulaires
Echangeursmultitubulaires
Condenseurs
vaporatifs
Batteries
ailettes
Air et gaz
humides
Batterie ailettesBatteries
ailettes
Air sec, gaz
CondenseursEvaporateursFluide externe
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Echangeurs plaques
Assemblage de plaques
Le frigorigne passe dans une plaque sur deux
Echangeur trs compact, coefficients dchangelevs
Dmontable, peut tre nettoy
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Echangeurs surface racle Pour des produits qui cristallisent
Les lames raclent la paroi froide
pour viter lobstruction delcoulement
Ex : produits de type beurre,chocolat, crme glace
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Performances des changeurs
Coefficients dchange globaux U
800-2500
100-600
100-200
15-60
5-15
U (W/mK)
3Liquide convection force en plaques
10Liquide convection force en tubes
(pompes)
12Liquide convection naturelle
15Air convection force (ventilateurs)
20Air convection naturelle
Ecart TType dchangeur
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Technologie des compresseurs (1/2)
Ouverts
Le moteur est spar du compresseur
Semi-hermtiques (hermtiquesaccessibles)
Le moteur est indissociable ducompresseur, mais lensemble peuttre ouvert
Hermtiques Le moteur est indissociable du
compresseur et lensemble est enfermdans une cloche hermtique
Moteur
Partie moteurPartie compresseur
Arbre moteur
Refoulement
AspirationCloche
hermtique
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Technologie des compresseurs (2/2)
Compresseurs piston
La compression seffectue par
un mouvement alternatif dunpiston dans une chambre(cylindre)
Compresseurs vis
Le gaz est comprim parrduction progressif du volumedans une vis darchimde
Compresseurs scroll ( spirale)
Le gaz suit un parcours en
forme de spirale et estcomprim par rductionprogressive du volume
1 10 100 1000
Scroll
Pistons
Vis
Puissance
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Compresseurs piston : principe
Aspiration sortievaporateur
Refoulement versle condenseur
Basse pression
Haute pression
Le plus utilis
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Cylindre dun compresseur pistons
Point mort haut
Point mort bas
cCnD
Cylindree4
2=
C :course
du piston
D : diamtre du pistonC : course du piston
nc : nombre de cylindres
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Compresseurs vis
Installations de fortes
puissances (30 800 kW) Flux continu du fluide (moins
de vibrations)
Rendement volumtriqueexcellent
Dispositif de rduction depuissance
Taux de compression interne
fixe (existe aussi en variable) Bruyant
Lubrification importante =>appareillage (pompe huile,rcuprateurs, etc)
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Compresseurs scroll
Faibles puissances : 1,5 25 kW
Flux continu du fluide
Pas de soupape, despace mort
Excellent rendement volumtrique
Peu de vibrations, bruit faible
Limits de faibles dbits
Pas de systme interne de rduction de
puissance
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Rgulation par tout ou rien Rgulation de la temprature dune chambre froide
Fonctionnement compresseur
TempsTemprature
Temps
ConsigneDiffrentiel
Marche
Arrt
Arrt du compresseur
Redmarrage du compresseur
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Centrale frigorifique
Plusieurs compresseurs en parallle : rgulation de puissance
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Rgulation en cascade
Centrale 4 compresseurs
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Pression
Arrt
Dmarrage Compresseur2
Compresseur1
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Tous les compresseursen fonctionnement
Tous les compresseurs l'arrt
Compresseur3
Compresseur4
Arrt
Arrt
Arrt
Dmarrage
Dmarrage
Dmarrage
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Rendements dun compresseur
ciis WW && =
isW&
is
Puissance thorique dun
compresseur isentropique
espace mort, irrversibilitsrendement isentropique
Puissance de compression
Puissance mcanique sur larbre du
compresseur
pertes mcaniques dans
le compresseur et transmissionmrendement mcanique
mmi WW && =
pertes lectriques (effet Joule)elec rendement lectrique
elecelecm WW && =Puissance lectrique
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8/11/2019 Technologie Production Froid
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28/63 14:17
Dtendeur
Permet de passer de la
haute la basse pression On cre une perte de
charge artificielle enfaisant passer le fluide par
un orifice troit Son rle lorsquil est
ouverture variable est decontrler le remplissageen liquide delvaporateur
8/11/2019 Technologie Production Froid
29/34
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30/63 14:17
Dtendeur thermostatique Louverture du dtendeur dpend de la
pression (~temprature) dans le bulbe
x x x
x x x x x x x x x
x x x x x x x x x
Pb
krxr
Fluide HP
BP
Tb
x x x
Pb
Fluide HP
BP
xr
Tb augmentesiaugmente
x x x x x x x x x
diminue
le pointeau se dplace vers le bas
Pekrxr Pe
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Principe du dtendeur thermostatique
Si la pression dans le bulbe est faible
le pointeau remonte => le dtendeur est ferm
Si la pression dans le bulbe est leve
le pointeau descend => le dtendeur est ouvert
8/11/2019 Technologie Production Froid
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8/11/2019 Technologie Production Froid
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Voyant de liquide
Photo Carly
Permet de visualiser lcoulement la sortie du condenseur
Plac aprs le dshydrateur => permet de dtecter soncolmatage
Si linstallation manque de frigorigne => bulles
8/11/2019 Technologie Production Froid
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34/63 14:17
Rservoir de liquide
Rle de rservoir de stockage
Facilite louverture de linstallation pour la maintenance