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Auteur(s)
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Georges VRINAT : Ingénieur du Conservatoire national des arts et métiers et de l’Institut français du froid industriel - Ancien Directeur projet et développement de la société SAMIFI-BABCOCK
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les exercices ont pour but de familiariser le lecteur aux calculs des composants essentiels des circuits frigorifiques à savoir les compresseurs et les échangeurs.
Ils ne prennent pas en compte les accessoires indispensables tels que les dispositifs de sécurité, l’automaticité et le contrôle.
Le choix de ces appareils se fait dans les catalogues des fournisseurs et ne nécessite aucun calcul précis.
L’exercice concernant le changement de frigorigène est applicable à des frigorigènes différents mais de même nature (halogénés). Ainsi, il est possible de transposer l’exercice traitant le groupe refroidisseur d’eau glacée à un autre frigorigène, étant entendu que les performances des échangeurs ne sont que peu ou pas modifiées par l’emploi d’un autre frigorigène.
Le dernier exercice est relatif au calcul du bilan thermique d’une chambre froide. En fait, il faut le considérer beaucoup plus comme une méthodologie qu’un exercice d’application.
Son intérêt réside dans sa portée générale car la méthode est applicable à tous les types de chambres froides qu’elles soient à température supérieure à 0 oC (denrées fraîches ou vivantes) ou inférieure à 0 oC (stockage des denrées et produits surgelés).
Elle peut également servir de guide pour le calcul du bilan d’un système de réfrigération ou de congélation de produits en considérant que tous les postes sont thermiquement couverts en une heure de fonctionnement de la machine frigorifique.
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1. Changement de frigorigène
Compte tenu des problèmes causés par certains frigorigènes (CFC) sur l’environnement et, en particulier, sur la couche d’ozone et l’effet de serre additionnel, la production du CFC 12 (CF2CI2) est arrêtée depuis le 1er janvier 1995.
Les procédures légales de récupération de ce fluide sur des installations existantes ont été mises en place, mais les quantités récupérées ne peuvent suffire à l’entretien des machines restant en service.
Si l’installation utilisant du R 12 n’est pas trop ancienne, on peut envisager d’en prolonger l’existence en remplaçant son frigorigène par le R 134a dont les caractéristiques, vis‐à‐vis de l’environnement, comparées à celles du R 12 sont les suivantes :
Le but de cet exemple est de montrer comment recalculer, avant toute intervention sur l’installation, les nouvelles performances du système avec le nouveau frigorigène. Le circuit considéré dans cette application est un groupe de refroidissement d’eau glacée.
La méthode consiste à déduire des performances de la machine, fonctionnant au R 12, celles qu’aura cette même machine avec du R 134a.
Pour cela on admet, sans faire de grosse erreur, que, pour des taux de compression voisins, les valeurs des rendements volumétrique ηV et effectif ηeff du compresseur demeurent utilisables.
À partir d’un relevé complet du cycle avant transformation, on évalue les deux rendements ηV et ηeff qui vont servir au calcul des nouvelles puissances frigorifique et absorbée.
1.1 Données du système avant changement
Le circuit frigorifique (figure 1) renferme un compresseur ouvert, à simple effet, dont les caractéristiques de construction sont les suivantes :
-
alésage (diamètre du piston)D = 80 mm
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course (déplacement du piston)c = 70 mm
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nombre de cylindresn = 4
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vitesse de rotationN = 1 450 tr · min–1
Son rendement volumétrique peut se représenter par la loi linéaire :
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