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RÉSUMÉ
La majorité des activités industrielles est à l'origine de production de chaleur, soit par action mécanique, soit par réaction chimique. Le refroidissement des produits, des matériels et des installations industrielles est donc en permanence nécessaire, dans le but de conserver leur qualité, leur rendement ou même leur intégrité. Dans un grand nombre de cas, le refroidissement sera assuré par un échange avec le milieu environnant en utilisant de l'eau ou de l'air. Cet article s'intéresse particulièrement au cas du refroidissement par air atmosphérique, effectué grâce à un échangeur en circuit direct intitulé « aéroréfrigérant ». Le principe de fonctionnement, l'état actuel des techniques, les méthodes de dimensionnement et la mise en œuvre des dispositifs sont ainsi largement détaillés.
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Renaud FEIDT : Ingénieur thermique énergétique polytech Nantes - Responsable technique adjoint, Département Produit Société GEA Batignolles Technologies thermiques
INTRODUCTION
Des sociétés primitives à nos jours, les activités humaines ont toujours été à l'origine d'émission de chaleur qu'il a fallu évacuer vers des milieux plus froids.
L'avènement des transports et les développements industriels des derniers siècles ont encore accéléré la nécessité d'échanger de la chaleur avec l'environnement pour assurer la pérennité et l'efficacité de fonctionnement d"installations de plus en plus complexes.
Les deux principaux milieux ambiants ainsi exploités pour du refroidissement sont :
-
l'eau des rivières, lacs et mers ;
-
l'air atmosphérique.
Dans ce dossier, nous ne nous intéressons qu'aux dispositifs d'échange avec l'air atmosphérique aussi appelés aéroréfrigérants.
Les aéroréfrigérants sont utilisés aussi bien dans les raffineries de pétrole que dans l'automobile pour le refroidissement du moteur par exemple. Ne sont concernés ici que les applications industrielles nécessitant des aéroréfrigérants de moyenne puissance (de 1 à plusieurs centaines de mégawatts).
L'aéroréfrigérant, faisant partie d'un ensemble industriel, ses caractéristiques doivent, évidemment, être déterminées de manière à satisfaire les contraintes techniques liées à l'installation à laquelle il appartient, en particulier :
-
la nature et le débit de fluide à refroidir ;
-
la puissance thermique à évacuer ;
-
les températures d'entrée et de sortie du fluide à refroidir ;
-
l'espace disponible et le voisinage (niveau de bruit…).
Afin de guider le choix de l'ingénieur parmi les systèmes de refroidissement atmosphérique, ce dossier présente pour l'aéroréfrigérant direct sec :
-
le principe de fonctionnement ;
-
l'état de la technique ;
-
les principes de dimensionnement ;
-
des conseils d'installation, de mise en service et d"exploitation.
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1. Principe de fonctionnement
1.1 Définition de la réfrigération atmosphérique directe sèche
La réfrigération atmosphérique directe sèche est un procédé utilisé pour évacuer, à partir d'un puits froid, la chaleur contenue dans un fluide chaud. Le puits froid utilisé dans la réfrigération atmosphérique est l'air ambiant.
Dans cette application dite directe, le puits froid échange directement avec le fluide à refroidir sans utilisation d'un circuit avec fluide caloporteur intermédiaire. De plus, la réfrigération est qualifiée de sèche car le fluide à refroidir ne peut être mis en contact avec le fluide de refroidissement à cause de sa pression, sa toxicité ou son impact sur l'environnement par exemple.
Il est important de noter que les appareils de réfrigération atmosphérique fonctionnent en général en circuit ouvert compte tenu du fait que l'air chaud est rejeté après échange directement dans l'atmosphère et n'est pas recyclé.
HAUT DE PAGE1.2 Description de l'aéroréfrigérant
L'aéroréfrigérant atmosphérique direct sec se distingue des autres appareils de refroidissement direct par le fait que le fluide à refroidir ne subit pas de changement d'état dans la grande majorité des applications. Il existe toutefois aussi des aéroréfrigérants destinés à la condensation d'un fluide ou à sa modification chimique par refroidissement. En cas de changement d'état isotherme (vapeur en liquide d'un fluide pur par exemple), l'appareil est appelé aérocondenseur (cf. dossier [BE 8 941] Réfrigérants atmosphériques. Aérocondenseurs directs).
Dans l'échangeur (figure 1), le fluide à refroidir est mis en circulation par une pompe et traverse un ensemble de tubes dont la paroi extérieure est soumise...
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BIBLIOGRAPHIE
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Soudage à l'arc – Soudages semi-automatique et automatique (MIG et MAG).
-
Soudage par faisceaux à haute énergie : faisceau d'électrons et laser.
-
Notions de transfert thermique par convection.
-
Convection thermique et massique....
Xace module aéroréfrigérant du Xchanger http://www.htri.net
Suite produit par le Heat Transfer Research Institute
ACOL produit par le HTFS d'AspenTech https://www.aspentech.com/en/products/pages/aspen-htfs-research-network
HAUT DE PAGE2.1 Principaux codes nationaux et internationaux
ASME (American Society of Mechanical Engineer) Section VII – Division 1 – Appendix 13.
CODAP Code français de construction des appareils à pression.
BS (British Standard) Code anglais.
AD-merkblatter...
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