Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article est consacré aux fluides utilisés dans les machines à compression mécanique. La désignation alphanumérique des frigorigènes permet d'identifier les différentes familles de fluides. Le choix d'un frigorigène dépend des critères thermodynamiques, de la sécurité et de critères techniques et économiques. Une synthèse de toutes ces contraintes est proposée pour les fluides actuellement utilisés dans leurs domaines d'application. La distribution, l'accumulation et le stockage du froid sont traités en fin d'article.
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Lire l’articleABSTRACT
Auteur(s)
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Maxime DUMINIL : Ancien professeur de l'Institut français du froid industriel et du génie climatique, au CNAM - Ancien professeur à l'École centrale de Paris - Expert honoraire près la Cour d'Appel de Paris
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Jean-Pierre DOMBLIDES : Maître de conférences au Conservatoire National des Arts et Métiers et à l'IFFI institut français du froid industriel et du génie climatique - Président de la commission formation de l'association française du froid (AFF)
INTRODUCTION
Pour absorber la chaleur d'un milieu à refroidir (machines frigorifiques) ou chauffer un milieu avec de la chaleur gratuite dont on a élevé la température (pompes à chaleur), les divers systèmes thermodynamiques mettent en œuvre des frigorigènes, substances qui subissent des variations de température et de pression ou des transitions de phases au cours des transformations thermodynamiques (ou thermochimiques dans certains cas) des systèmes qui les exploitent. Ces frigorigènes sont :
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soit des solides qui subissent, selon leur type, des variations mécaniques, électroniques ou magnétiques s'accompagnant de phénomènes thermiques. Indéplaçables aisément dans les systèmes, les chaleurs qu'ils absorbent ou qu'ils dégagent nécessitent l'usage de fluides calo ou frigoporteurs. Les systèmes qui les mettent en œuvre sont encore très peu répandus ;
-
soit des fluides, c'est le cas le plus fréquent et les systèmes qui les exploitent sont largement répandus. Ces frigorigènes sont facilement déplaçables dans les systèmes, ce qui est un grand avantage. Ils peuvent subir des transformations thermodynamiques, parfois importantes, sans changer d'état physique. Il en est ainsi, par exemple, des frigorigènes (ou « cryogènes ») – utilisés dans les cycles frigorifiques ou cryogéniques pour la production des très basses températures – qui restent gazeux en permanence. Les systèmes à compression qui nous occupent ici utilisent tous des frigorigènes qui changent d'état physique au cours des cycles, bénéficiant ainsi des importantes enthalpies de transformation liquide ↔ vapeur.
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KEYWORDS
ODP | GWP | containment | distribution and accumulation of cold
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Choix d'un frigorigène1. Familles de produits
Puisque l'on désire, avec ces fluides, produire du froid à des températures généralement basses par vaporisation du liquide, les points triples de ces fluides doivent être à des températures plus basses encore. Leurs pressions de vapeurs doivent donc être assez élevées ou, si l'on préfère, leurs températures d'ébullition doivent être basses, ce qui implique le choix de molécules simples. On peut ainsi utiliser :
-
des éléments simples ;
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des composés purs (inorganiques ou organiques) ;
-
des mélanges azéotropes, dont le comportement est comparable à celui des corps purs, ou zéotropes, dont le comportement est plus complexe.
Les éléments les plus simples (hydrogène, hélium, azote, oxygène, etc.) permettent d'atteindre les basses températures utilisées dans les techniques cryogéniques. Ces cryogènes ne sont généralement pas mis en œuvre dans les cycles à compression tels qu'on vient de les décrire.
On rencontre les deux types de fluides dans la grande variété de nos frigorigènes. Sont « naturels » les fluides dont les molécules se rencontrent dans notre monde, qu'ils soient là de tout temps, comme l'eau, ou qu'ils résultent des émanations de la planète, des transformations biochimiques fossiles ou de l'activité des êtres vivants. On y trouve donc l'eau, les hydrocarbures de toutes natures, l'ammoniac, le dioxyde de carbone, etc.
Sont « anthropiques » les fluides dont les molécules sont élaborées par l'homme, qu'elles le soient totalement, par synthèse, ou qu'elles le soient par modification de molécules naturelles en vue d'y introduire, pour des raisons techniques, des atomes qui en font des ensembles parfaitement étrangers à la production naturelle. On vise ainsi à rendre les frigorigènes moins dangereux (toxicité, inflammabilité...), à les rendre moins actifs chimiquement ou à améliorer leurs propriétés physiques ou thermodynamiques.
Ces variantes alimentent de nombreuses polémiques entre les partisans de l'emploi ou du rejet des uns et des autres types de fluides.
1.1 Composés inorganiques purs
Chez les frigorigènes, les composés inorganiques purs sont peu représentés,...
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Familles de produits
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DUMNIL (M.) - Cours de génie frigorifique. - Institut français du froid industriel et du génie climatique, Conservatoire national des arts et métiers (1988).
-
(2) - DUMNIL (M.), VRINAT (G.) - Systèmes frigorifiques et pompes à chaleur. - Travaux de recherches, Institut International du Froid Éd. Tome 1 : Cycles à compression – Systèmes et fluides actifs, 128 p ; Tome 2 : Caloporteurs – Échanges thermiques – Échangeurs, 161 p. ; Tome 3 : Compresseurs et moteurs – Détendeurs et régulation, 71 p. ; Tome 4 : Pompes à chaleur à sorption et chimiques, à gaz, hybrides – Applications industrielles des pompes à chaleur, 139 p. ; Tome 5 : Annuaire des centres de recherches mondiaux, 50 p.
-
(3) - Institut International du Froid - Revue bilingue français-anglais sur les travaux internationaux relatifs au froid. - Bulletin bibliographique de l'Institut International du Froid.
-
(4) - Institut international du froid (IIF) - Cycles à compression pour systèmes frigorifiques, climatisation et pompes à chaleur préservant l'environnement. - Paris, 169 p. (1993). Économie d'énergie en matière de froid. 224 p (1982). Collection des comptes...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Production du froid. Technologie des machines industrielles.
ANNEXES
Refprop http://www.nist.gov/srd/nist23.cfm
Solkane http://www.climatisation.froid.free.fr/
Colopack http://www.et.web.mek.dtu.dk/Coolpack/Files/Coolpack.exe
Kotza international http://www.kotza-international.com
HAUT DE PAGE
Alliance froid climatisation environnement (réglementation) http://www.afce.asso.fr/
Datafluides (textes sur les réfrigérants réglementés) http://www.datafluides.fr
Air...
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