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RÉSUMÉ
Les échangeurs thermiques constituent les interfaces entre le fluide frigorigène et les milieux extérieurs ; leur rôle est donc essentiel au sein des machines frigorifiques. Ils se démarquent également par leur diversité de formes, de tailles et d’applications. Les échangeurs thermiques ont connu, ces dernières décennies, des avancées technologiques remarquables initiées notamment par l'apparition de nouveaux frigorigènes aux spécificités particulières, l'amélioration technique des échanges de chaleur, et la mise au point de nouveaux profils de tubes et d’ailettes complexes. Actuellement, des logiciels vont même jusqu’à conduire les calculs fastidieux pour faciliter et optimiser le choix des échangeurs.
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Georges VRINAT : Ingénieur du Conservatoire national des arts et métiers et de l'Institut français du froid industriel - Membre de l'Association française du froid – Expert frigoriste
INTRODUCTION
Les échangeurs thermiques jouent un rôle essentiel dans les machines frigorifiques, où ils constituent les interfaces entre le fluide frigorigène et les milieux extérieurs. À ce titre, leur diversité de formes, de tailles et d"applications est tout à fait remarquable et leur poids économique est important.
Au cours de ces dernières années, comme cela a été le cas pour les compresseurs, leur évolution a été accélérée par :
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l'apparition de nouveaux frigorigènes présentant des spécificités particulières, tels les hydrofluoro-carbures HFC avec des glissements de température ou des pressions de saturation élevées et également le retour de l"anhydride carbonique ;
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les études approfondies par les laboratoires de recherche sur l'amélioration des échanges de chaleur, lors de l"ébullition et de la condensation des frigorigènes ;
-
la mise au point par les fabricants d"échangeurs de nouveaux profils de tubes et d"ailettes complexes ;
-
la nécessité du confinement des frigorigènes, et en corollaire, la réduction des charges ;
-
la réduction des volumes et des coûts imposée par les marchés de la distribution et de la climatisation.
Aujourd"hui, on se trouve en présence de nouvelles techniques de définition des échangeurs qui font appel, le plus souvent à des logiciels de sélection qui épargnent, aux ingénieurs de projet, le souci de faire des calculs plus ou moins fastidieux.
Pour plus de détails, le lecteur se reportera au dossier « Échangeurs de chaleur » [B 2 340].
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Systèmes de détente du frigorigèneArticle inclus dans l'offre
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5. Capacités sous pression
Les circuits frigorifiques industriels renferment, en général, différentes capacités destinées à stocker du frigorigène en phase liquide, afin d'en permettre la distribution vers des points bien précis et à y collecter la vapeur.
Ces capacités se trouvent aux points suivants :
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en basse pression :
-
bouteille séparatrice de liquide,
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dôme de séparation sur les évaporateurs multitubulaires,
-
bouteille anti-coup de liquide ;
-
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en moyenne pression : refroidisseurs intermédiaires ;
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en haute pression : bouteille accumulatrice de liquide.
Sous certaines conditions, ces appareils à pression sont obligatoirement soumis à la réglementation française. Leur construction se fait en suivant des codes et les matériaux qui les constituent répondent à des normes précises.
5.1 Bouteille séparatrice de liquide
Cette bouteille [37] (figure 38) joue un rôle essentiel dans les installations industrielles, utilisant l'ammoniac et les HFC, où les évaporateurs sont alimentés soit gravitairement, soit surtout par pompe basse pression. Ces circuits sont fréquemment le siège de fluctuations et de déplacements de fluide dans les évaporateurs et les conduites de retour, en fonction des charges thermiques. Quand celles-ci sont faibles, le titre de vapeur du frigorigène est faible, la masse de liquide dans l'évaporateur est élevée et inversement. Lors des opérations de dégivrage, il est nécessaire de prévoir le stockage d'au moins le volume d'un évaporateur.
La bouteille est placée entre les évaporateurs, qu'elle alimente en liquide pur, et dont elle reçoit en retour les vapeurs humides, et, elle alimente en vapeur sèche le ou les compresseurs. Elle est elle-même le siège de fluctuations de volume de liquide par ébullition brusque, lors des variations internes de pression, au cours du démarrage ou de l'arrêt des compresseurs.
Pour assurer ces diverses fonctions, elle comporte deux zones distinctes :
-
une zone inférieure en phase liquide pur, constituant la réserve proprement dite ;
-
une zone supérieure en phase gazeuse, dans laquelle se fait la séparation physique du liquide et de la vapeur.
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Capacités sous pression
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ANNEXES
- 1 Données statistiques et économiques
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2 À lire également dans nos bases
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3 Sources bibliographiques
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4 Outils logiciels (liste non exhaustive)
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5 Événement
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6 Normes et standards
- 6.1 Normes internationales ISO
- 6.2 Normes européennes EN 6.2.1 Partie 1 : exigences de base, définitions, classification et critères de choix
- 6.3 Normes d'essais françaises NF
6.2.2 Partie 2 : conception, construction, essais, marquage et documentation
6.2.3 Partie 3 : installation in situ et protection des personnes
6.2.4 Partie 4 : fonctionnement, maintenance, réparation et récupération
- 7 Réglementation
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