Il s'agit en général d'un robinet dont la
position de la soupape fait varier la perte de charge (chute de pression) et
donc le débit de fluide frigorigène. Il permet de :
? Créer une perte de charge artificielle en faisant passer
le fluide par un orifice étroit ; ? Contrôler le remplissage en
liquide de l'évaporateur ;
Figure 2. 4: Fonctionnement du détendeur[5]
En plus des composants principaux, une installation frigorifique
à compression de vapeur comporte
Les fluides frigorigènes sont des substances ou des
mélanges de substances, utilisés dans les circuits
de systèmes frigorifiques tels que: des chambres froides,
des réfrigérateurs, des vitrines
réfrigérées...
Les fluides frigorigènes ont la particularité
d'avoir sous la pression atmosphérique, une température
d'évaporation très faible. Cette
propriété thermodynamique permet de produire du froid et du
chaud.
2.2.6.1. Familles de fluides inorganiques purs :
· D'eau (H2O)
· D'ammoniac(NH3)
· De dioxyde de carbone (CO2)
2.2.6.2. Famille des fluides hydrocarbures
halogénés :
Les fluides de cette famille sont très largement
utilisés mais font désormais l'objet d'interdiction notamment
pour des raisons de toxicité environnementale. Cette famille de fluides
se divise en trois catégories qui sont les CFC, les HCFC et les HFC.
Famille des fluides hydrocarbures : Les fluides de cette famille
peuvent être composés :
· de butane - d'isobutane
· de propane - de cyclopropane
· le propylène
2.2.6.3. Famille des fluides hydrocarbures
halogénés :
Les fluides de cette famille sont très largement
utilisés mais font désormais l'objet d'interdictions, notamment
pour des raisons de toxicité environnementale. Cette famille de fluides
se divise en trois catégories qui sont les Chlorofluorocarbures (CFC),
les HCFC (Hydro Chlorofluorocarbures) et les HFC (Hydrofluorocarbure)
2.2.6.4. Famille des autres fluides frigorigènes :
Les fluides de cette famille sont utilisés de façon
très ponctuelle été rare. Ainsi on pourra trouver :
· Les éthers oxydes
· Les amines aliphatiques
· Les alcools, le méthanol et l'éthanol
· Les composés tri-halogénés,
fluorés chlorés et bromés (HBCFC, BCFC) 2.2.7.
Quelques paramètres thermodynamiques et définitions clées
2.2.7.1. La Pression
(2.1)
Surface
Par la pression, on entend la force agissant sur une
unité de surface.
Force
Pression =
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AZINHOU 14
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à compression de vapeur
Cette formule montre que pour une même force
donnée, si l'on réduit la surface, la pression sera
élevée et à l'inverse la pression sera plus faible si on
répartit sur une plus grande surface. En
réfrigération, la pression constitue l'un des trois
éléments du changement d'état avec le volume et la
température. Dans le système international, l'unité
légale de pression la plus usuelle est le bar, c'est cette unité
qui est utilisé par le frigoriste en réfrigération. Notons
qu'il existe différents types de pressions :
· La pression atmosphérique
L'atmosphère forme une couche gazeuse dont la pression
est égale à 1,033bars au niveau de la mer. Cette pression
s'exerce sur la surface de tous les corps de notre planète. Elle diminue
lorsque l'altitude augmente, à contrario, plus on descend sous a surface
de la mer, plus la pression augmente.
· La pression relative et absolue
La pression relative est la différence de pression par
rapport à la pression atmosphérique. C'est la pression
donnée par les manomètres du frigoriste donc celle que nous
allons faire usage dans la conception de notre dispositif. La pression absolue
quant à elle est mesurée à partir du vide.
La plupart des manomètres utilisés en pratique
sont (pour des raisons économiques) des manomètres à
surpression. Ils mesurent la surpression Pe par
rapport à la pression ambiante (pression atmosphérique). Afin
d'obtenir la pression absolue («réelle«)
Pabs il faut ajouter à l'indication du
manomètre (Pe) la pression ambiante
Pamb. La pression absolue est nécessaire pour les
calculs et la détermination des données concernant la
substance.
Pression absolue = Pression relative + Pression
atmosphérique (2.2)
Les pressions absolues sont toujours positives. Les pressions
relatives(surpression) peuvent être négatives
jusqu'à des valeurs correspondant à la pression
atmosphérique.
Relation Pression -Température
A chaque température d'un point sur un circuit
frigorifique, correspond, pour une vapeur saturée d'un fluide
donnée, une pression bien déterminée et inversement.
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Ceci permet d'établir une relation entre la pression
et la température et de créer ainsi, pour différents
fluides frigorigènes, des tables Pression-Température. Ces tables
donnent, pour un fluide donné, à chaque température, la
pression correspondante.
2.2.7.2. Enthalpie
L'enthalpie représente l'énergie totale
emmagasinée (Q en J) par 1kg de fluide frigorigène pour une
pression et une température donnée. Une transformation qui
s'effectue à enthalpie constante est une transformation isenthalpique
(pas d'énergie emmagasinée par le fluide). Des tableaux et
diagrammes permettent de fournir pour les fluides frigorigènes les
valeurs nécessaires à l'enthalpie spécifique pour
différents états ou températures.
2.2.7.3. Diagramme enthalpique
Le diagramme enthalpique sert à tracer le cycle
frigorifique et permet de faire les calculs de base pour choisir et
dimensionner les éléments de la machine frigorifique.
Pour un fluide frigorigène dans un système
frigorifique, le diagramme enthalpique permet de suivre l'évolution des
paramètres tels que la pression, la température, l'enthalpie,
l'entropie, le volume massique, et le mélange liquide-vapeur. De plus il
permet de suivre les différents changements d'état du fluide.
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Figure 2. 5: Diagramme enthalpique[6]
En abscisse, on trouve l'échelle des enthalpies. En
ordonnée, on trouve des pressions.
2.2.7.5. Surchauffe
L'un des renseignements les plus importants sur la « vie
» du circuit frigorifique est sans aucun doute la valeur de la surchauffe
des vapeurs à la sortie de l'évaporateur. Par définition,
la surchauffe d'une vapeur représente la différence entre la
température de cette vapeur et la température
d'évaporation du fluide qui lui a donné naissance, la pression
étant constante.
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Figure 2. 6: Mesure de la surchauffe[8]
Sur un évaporateur, la surchauffe représente la
différence entre la température mesurée au bulbe du
détendeur, et la température d'évaporation lue au
manomètre BP (dans la plupart des cas, la perte de charge de la
tuyauterie d'aspiration est négligeable).
Dans l'illustration ci-dessus, la surchauffe = 11 - 4 =
7°C
2.2.7.6. Sous refroidissement
Le sous refroidissement constitue également comme la
surchauffe l'un des renseignements les plus importants dans la vie du circuit
frigorifique. Par définition, le sous refroidissement d'un liquide
représente la différence entre la température de
condensation de ce liquide à la sortie du condenseur.[7]
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Figure 2. 7: Mesure du sous refroidissement[8]
Sur un condenseur, le sous refroidissement la différence
de température entre la température de condensation (lue au
monomètre HP), et la température de la ligne liquide
mesurée au départ du condenseur (ou de la bouteille liquide).
Dans l'illustration ci-dessus, le sous refroidissement = 38 - 32 = 6°C. On
rencontre généralement sur les condenseur à air une valeur
normale du sous refroidissement comprise entre 4 et 7°C[7]
2.2.7.7. Le banc didactique
Un banc didactique est un dispositif conçu pour
laboratoire et dont le but principal est de permettre aux apprenants
d'étudier de façon pratique des notions apprises en
théories. Il peut servir de banc d'essai. Il est dit informatisé,
lorsqu'il est susceptible d'être connecté à un ordinateur
pour le traitement de données.
2.2.7.8. Banc d'essai
C'est une plate-forme permettant de mesurer les performances
d'un système (ou d'un sous-système) et d'en effectuer la mise au
point. Le terme est aussi utilisé dans plusieurs disciplines pour
désigner un environnement de développement protégé
des dangers des expériences.
