Technologie Production Froid

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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

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    23

    45 7

    6

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    Cycle cascade deux tages

    Utilisation du froid des tempratures trs basses (-60C)

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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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    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

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    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

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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

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    Rservoir de liquide

    Rle de rservoir de stockage

    Facilite louverture de linstallation pour la maintenance