74328092 Froid Industriel

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FROID INDUSTRIEL2editionFrancis MeunierPaul RivetMarie-France Terrier9782100540174-Meunier-lims.qxd5/05/1010:27Page 3Jean DesmonsAide-mmoire de Froid industriel2edition, 2010, 392 pagesPierre Rapin et Patrick JacquardTechnologie des installations frigorifiques8edition, 2004, 544 pagesPierre Rapin et Patrick JacquardFormulaire du froid14edition, 2010, 674 pages Dunod, Paris, 2005, 2007, 2010ISBN978-2-10-055565-9CHEZ LE MME DITEUR9782100540174-Meunier-lims.qxd5/05/1010:27Page 4 Dunod. La photocopie non autorise est un dlit.Avant-propos XINotations et abrviations XIIAProduction du froid1 Thermodynamique et transferts thermiques 31.1 Rappels de thermodynamique 31.2 Cycles de production du froid deux ou trois tempratures 61.3 changes thermiques 192 Cycles thermodynamiques de production du froid 412.1 Cycle de Carnot conventionnel 412.2 Nouveau cycle de Carnot 412.3 Cycle compression mcanique de vapeur 432.4 Cycles compression mcanique de gaz 462.5 Cycles gaz compression mcanique et dtente avec changement de phase 502.6 Cycle compression thermique de vapeurs 553 Fluides frigorignes 613.1 Introduction historique 613.2 Nomenclature des fluides frigorignes 623.3 Proprits recherches pour les fluides frigorignes 653.4 Mlanges de fluides frigorignes 843.5 Hydrocarbures : exemple du propane (R-290) 973.6 Comparaison entre fluides frigorignes 98VTABLE DES MATIRES9782100540174-Meunier-Tdm.qxd28/04/1013:08Page V3.7 Dioxyde de carbone (R-744) 1053.8 Les nouvelles rgles de l'art 1133.9 Fluides frigorignes les plus utiliss 1134 Machine frigorifique mono-tage, compression mcaniquede vapeur 1174.1 Description du cycle de rfrence : machine mono-tage parfaite 1174.2 Machine relle compression de vapeur 1264.3 Cycle compression isotherme avec changeur liquide-vapeur 1384.4 Conclusions 1405 Compresseurs pistons 1415.1 Principe de fonctionnement 1415.2 Compresseur pistons parfait sans volume mort 1425.3 Compresseur pistons parfait avec espace mort 1455.4 volutions du rendement volumtrique d'un compresseur parfait 1485.5 Analyse nergtique d'un compresseur parfait 1505.6 volutions de la PME d'un compresseur parfait 1515.7 Compresseur rel pistons1545.8 Conclusions 1616 Rendements d'un compresseur 1636.1 Bilan nergtique d'un compresseur 1636.2 Rendements d'un compresseur 1656.3 tude des variations du rendement volumtrique 1736.4 tude des variations du rendement indiqu 1786.5 tude des rendements mcanique et effectif 1736.6 Estimation de la temprature relle des vapeurs au refoulementd'un compresseur 1807 Cycles bi-tags 1837.1 Systmes bi-etags avec deux compresseurs 1857.2 Systmes avec un compresseur bi-tag 1987.3 Autres types de circuits bi-tags 2057.4 Cycles en cascade 2077.5 Cas particulier des cascades au CO22137.6 Conclusion 214VI9782100540174-Meunier-Tdm.qxd28/04/1013:08Page VI8 Dimensionnement d'une machine frigorifique compressionmcanique de vapeur 2158.1 tablissement du rgime interne 2168.2 Dtermination des composants d'une machine frigorifique 2258.3 Dtermination du coefficient de performance 2418.4 Tendances 2439 Compression thermique de vapeur : le froid sorption 2459.1 Absorption liquide 2469.2 Systmes sorption solide 2649.3 Impact environnemental des systmes sorption 27310 Froid renouvable : solaire, olien, gothermie et biomasse 27710.1 Les deux filires de froid renouvable 27710.2 Les deux filires du froid solaire 27810.3 Le froid renouvable compression mcanique de vapeur 27910.4 La filire thermique de froid renouvable 28210.5 Tendances du froid renouvable 28511 Modlisation et simulation 28711.1 Calcul des proprits thermodynamiques et des cycles 28811.2 Simulation de composants 29011.3 Simulation dynamique en rgime transitoire d'un systme frigorifique global 29411.4 Cas particulier de la FDD (dtection et diagnostic de pannes) 297BTechnologie du froid mcanique12 Composants 30512.1 Gnralits sur les compresseurs 30512.2 Compresseurs pistons 30612.3 Hlico-compresseurs ou compresseurs vis 32212.4 Compresseurs rotatifs palettes 34412.5 Compresseurs scroll ou spiro-orbital 34612.6 Compresseurs centrifuges 35012.7 changeurs de chaleur 36012.8 Condenseurs 369VII Dunod. La photocopie non autorise est un dlit.9782100540174-Meunier-Tdm.qxd28/04/1013:08Page VII12.9 vaporateurs 37612.10 Autres changeurs 38012.11 Capacits sous pression 38412.12 Dtendeurs et systmes de dtente 39012.13 Canalisations frigorifiques et accessoires 39812.14 Pompes eau et frigoporteur 40312.15 Refroidisseurs atmosphriques 40312.16 Matriel de rgulation 40613 Matriels spcifiques 41113.1 Matriels pour la surglation ou la conglation 41113.2 Machines glace 41913.3 Groupes de refroidissement de liquide 42314 Architecture des systmes frigorifiques 42514.1 Distribution du froid 42514.2 Production et distribution frigorifique 42614.3 Centrales frigorifiques 42714.4 Mode d'alimentation des vaporateurs 42714.5 Types de circuits frigorifiques 42914.6 Systmes de condensation 43115 Applications du froid 43515.1 Distribution alimentaire 43515.2 Restauration collective et grandes cuisines 43715.3 Usines agroalimentaires 43715.4 Locaux particuliers 43915.5 Entreposage 43915.6 Usine de crmes glaces 44115.7 Laiterie et fromagerie 44215.8 Units de surglation 44315.9 Groupe de process 44315.10 Btiment et construction 44415.11 Patinoires et neige 44415.12 Malteries et brasseries 44415.13 Salaisonnerie et charcuterie 44515.14 Procds divers de refroidissement 44616 Dgivrage 44916.1 Gnralits 449VIII9782100540174-Meunier-Tdm.qxd28/04/1013:08Page VIII16.2 Procds de dgivrage 45016.3 Initialisation 45016.4 Arrt 45116.5 Rduction des entres d'air 45117 Frigoporteurs 45317.1 Frigoporteurs liquides 45317.2 Frigoporteurs monophasiques liquides 45517.3 Frigoporteurs liquide/vapeur 45717.4 Frigoporteurs solide/liquide 45817.5 Accumulation de froid 46418 Huiles frigorifiques 46718.1 Ncessit et problmes engendrs 46718.2 Miscibilit 46818.3 Solubilit et dissolution 46918.4 Rintgration d'huile sur circuits HFC, HCFC et CO246918.5 quilibrage d'huile 47118.6 Principales huiles frigorifiques 47219 Froid, environnement et tendances 47719.1 Couche d'ozone 47719.2 Effet de serre 47719.3 Tendances 487Index489IX Dunod. La photocopie non autorise est un dlit.9782100540174-Meunier-Tdm.qxd28/04/1013:08Page IX9782100540174-Meunier-Tdm.qxd28/04/1013:08Page X Dunod. La photocopie non autorise est un dlit.Cet ouvrage prsente les diffrents aspects de la production du froid dans lindustrie un momentolaprofessiondesfrigoristesestsoumisedesmutationsimportantesconscutivesdescontraintes environnementales. En effet, le mtier de frigoriste a beaucoup volu depuis le dve-loppement de la chane du froid. ses dbuts (juste avant et aprs la Seconde Guerre mondiale),le froid industriel et commercial a fait appel des ingnieurs frigoristes qui devaient concevoir dessystmes innovants pour faire face la demande qui explosait avec la mise en place de la chane dufroid.CestdecettepoquequedatelacrationdelIFFIquilaprofessiondesfrigoristesaconfi la mission de former les ingnieurs frigoristes dont elle avait besoin. Ensuite, les technolo-gies de production du froid se sont quelque peu stabilises, et le rle de frigoriste se rduisait sou-vent reproduire des installations connues. Cest cette poque quont t crs les premiers BTSen Froid, et que lIFFI sest ouvert aux BTS et DUT et a propos un diplme homologu de niveauII, le DSFI. Mais, depuis une vingtaine dannes, avec lapparition des problmes lis lenvironne-ment,lasituationachangradicalementetlefrigoristeestconfrontdenouveauxdfis:nou-veauxfluides,confinement,nouvellesapprochesprenantencomptelenvironnement,etnou-veaux rglements. Le frigoriste actuel et plus encore le frigoriste de demain doit innover forte-ment pour sadapter aux changements imposs par les nouvelles rglementations.CestcenouveaudfiquecetouvragesefforcederpondreensappuyantsurlexpriencedelIFFI.Cestainsiquecetouvrageprsenteltatdelartdelaproductionetlatechnologiedufroid. Compte tenu de lvolution rapide de la technologie du froid, il nest pas possible dans untel ouvrage de mentionner toutes les tudes de R&D qui ont lieu lheure actuelle. Nanmoins, ilnous a sembl essentiel de ne pas occulter tous les efforts qui ont t dploys pour lmergencedesHFCetceuxquisontactuellementdveloppsenfaveurdesfluidesnaturelsderemplace-ment.Cet ouvrage sappuie sur les cours de production du froid et de technologie du froid dispenss lIFFI ainsi que sur des cours de la filire ingnieur nergtique (option froid et climatisation) duCnam. Il naborde pas le conditionnement dair bien quil soit enseign lIFFI, et nous avons faitle choix de ne pas aborder des domaines importants qui sont traits dans dautres cours de lIFFI(rgulation, lectrotechnique, acoustique, MFV, transports frigorifiques, etc.) ; de mme, la partieorientationplusbiologiqueconcernantlaconservationdesdenres,nestpasabordeicibienquelle soit traite lIFFI. Pour les changes thermiques (chapitre 1, 1.3), nous tenons remer-cier C. Marvillet qui a accept que nous utilisions ses notes de cours quil dispense lIFFI pour enextrairequelquespages.Pourlesfrigoporteurs,nousremercionsJ.Guilpartquiafortementcontribu la rdaction du chapitre 17 fond sur ses notes de cours lIFFI.Cetouvragenesecontentepasseulementdedcrirelessolutionslespluscourammentretenuespour rpondre aux besoins des utilisateurs, il procure galement les outils qui permettront au fri-goristesoucieuxdinnoverdeproposerdessolutionsadaptesauxnouvellescontraintes,notam-mentenvironnementales.Cetouvrageestaccessibledesingnieursainsiqudestechnicienspossdant le niveau BTS ou DUT en nergtique.XIAVANT-PROPOS9782100540174-Meunier-Avt.qxd28/04/1013:15Page XIDunodLaphotocopienonautoriseestundlitXIISymbole Grandeur UnitCoefficient de conversion d'mission de CO2kg eq. CO2.kWh1A Surface interne d'changes thermiques m2Rapport surface ailettes/surface interneC Nombre de constituants indpendantsCharge d'ammoniac kgDTLM cart logarithmique moyen de temprature CE nergie totale, ou consommation annuelle d'nergie JExdExergie