COURS DE TECHNIQUES FRIGORIFIQUES Prof. N’GUESSAN Yao Résultats attendus PRESEN

COURS DE TECHNIQUES FRIGORIFIQUES Prof. N’GUESSAN Yao Résultats attendus PRESENTATION Concevoir une installation frigorifique destinée conservation des denrées périssables et en connaître les contraintes, les mesures et la réglementation en la matière. Objectif Dimensionner un entrepôt frigorifique Maîtriser les bases techniques et réglementaires de la conservation des produits alimentaires Maîtriser les solutions de transports frigorifiques Compétences visées (être capable de …) Thermodynamique Transfert de chaleur Production de froid Prérequis 2 3 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES CONTENU NIVEAU D’ATTEINTE Généralités Bilan frigorifique Entrepôts frigorifiques PLAN 4 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES GENERALITES 5 Pourquoi produire du froid ? ? ? TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES 6 P r i n c i p e TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Pourquoi produire du froid ? ? ? 7 THERMODYNAMIQUE TRANSFERT THERMIQUE MECA NIQUE DES FLUIDES ELECTRICITE ELECTRONIQUE MECANIQUE (GENERALE, RDM) Comment ? Avec Quoi ? pourQuoi ? Si… alors ? 4 notions fondamentales TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Le programme dans sa globalité 8 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES La chaîne du froid Ensemble des opérations logistiques et domestiques (transport, manutention, stockage) visant à maintenir des produits alimentaires ou pharmaceutiques à une température donnée afin d'en préserver la salubrité et les qualités gustatives. DEFINITION CHAINE DU FROID 9 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES La chaîne du froid 10 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES La chaîne du froid Catégorie de denrées Températures de conservation Poissons, crustacés et mollusques cuits, viandes cuites, produits en cours de décongélation, produits frais entamés, plats cuisinés maison élaborés à l’avance, etc. 0°C à +4°C Viandes crues, poissons non cuits, charcuteries, pâtisseries à la crème, produits frais au lait cru, fromages découpés, etc. +4°C maximum Fruits et légumes prêts à l'emploi + 4°C Produits laitiers frais, œufs, desserts lactés, beurres et matières grasses, etc. + 6°C à +8°C Tout aliment congelé -12°C Tout aliment surgelé, glaces, crèmes glacées et sorbets -18°C TEMPERATURES DE CONSERVATION 11 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES La chaîne du froid Si la chaîne du froid est rompue, la date de conservation indiquée sur l’emballage n’est plus valable. Il ne faut jamais recongeler un aliment décongelé. Il faut respecter les températures maximales indiquées sur les étiquetages des denrées préemballées (le fabricant fixe sa date limite de consommation en fonction de cette température). CONSEILS PRATIQUES 12 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES La chaîne du froid  Afin de garantir une bonne préservation de vos aliments, suivez ces quelques conseils : o Emballer séparément les aliments crus et les aliments cuits ; o Emballer correctement les restes de vos repas et consommez-les rapidement ; o Ne pas laisser trop longtemps les aliments frais hors du réfrigérateur ; o Mettre en avant dans votre réfrigérateur les aliments dont la date limite de consommation est proche ; o Se laver les mains avant de toucher des aliments et en changeant d’aliment ; o Contrôler le bon fonctionnement de votre réfrigérateur ou congélateur, vérifiez que la zone la plus froide (celle avec l’indicateur de mesure) se situe entre 0 et 4°C et pensez à dégivrer votre appareil tous les mois. CONSEILS PRATIQUES 13 RAPPELS FONDAMENTAUX TECHNIQUES FRIGORIFIQUES 14 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Thermométrie / Calorimétrie PROPAGATION DE LA CHALEUR CONDUCTION CONVECTION RAYONNEMENT Thermométrie Calorimétrie Q = fonction ( ∆T ) 15 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Thermométrie / Calorimétrie [ ]      + ° θ = ° θ − ° θ = ° θ 32 ) C ( . 8 , 1 ) F ( 32 ) F ( 9 5 ) C ( 16 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Thermométrie / Calorimétrie Eau bouillante Glace fondante Zéro absolu KELVIN (K) FAHRENHEIT (°F) CELSIUS (°C) P = 1 atmosphère 100 373 212 0 273 32 -273,15 0 -459,67 17 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Thermométrie / Calorimétrie JOULE (J) = unité conventionnelle de mesure de la quantité de chaleur (Q) Grandeur Unité Notation valeur Energie, Travail, Quantité de chaleur Joule J --- Quantité de chaleur Calorie cal 4,1855 J Quantité de chaleur Thermie Th 4,1855.106 J Energie Wattheure Wh 3 600 J Quantité de chaleur, Energie British Thermal Unit BTU 0,25 kcal 1055 J 18 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Thermométrie / Calorimétrie Chaleur sensible eau 100 °C A pression atmosphérique 1 kg d’eau (0°C) + 418 kJ = 1 kg d’eau (100°C) 0°C 19 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Thermométrie / Calorimétrie Chaleur latente 100 °C 100 °C eau vapeur 1 kg d’eau (100°C) + 2260 kJ = 1 kg de vapeur (100°C) A pression atmosphérique 20 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Thermométrie / Calorimétrie l Q l m = l = chaleur latente de changement d’état (en J/kg). Eau : l v=2260 kJ/kg Glace : l f=335 kJ/kg Changement d’état physique à θ = cste : Chaleur latente s Q m c θ = ∆ Q = quantité de chaleur sensible en J c = chaleur massique du corps considéré en J.kg-1.K-1 Eau : ce = 4180(5) J.kg-1.K-1 m = masse du corps considéré en kg ∆θ = différence de température en °C ou K. Variation de température : Chaleur sensible Enthalpie : H = QS + Ql = mc∆θ + ml 21 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Thermométrie / Calorimétrie   .   .     Température d’équilibre θeq = 12,51°C 1kg de plomb (100°C) 22 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Solide Liquide Gaz Vide T1 T2 S Φ = K.S.(T1 – T2) CONDUCTION CONVECTION RAYONNEMENT T1 > T2) Transfert de chaleur - Modes 23 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Transfert de chaleur - Modes Rayonnement 24 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Au sein du même corps Entre 2 corps en contact intime Q Q Transfert de chaleur par conduction 25 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES MUR SIMPLE θ2 θ1 Φ e k A ( ) ) avec ( . A . e k 2 1 2 1 θ  θ θ − θ = Φ Φ Jean Baptiste Joseph FOURIER France Mathématicien 1768 – 1830 Transfert de chaleur par conduction 26 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES MUR COMPOSE θ1 θ2 θ3 θ4 θn θ0 k1 k5 k4 k3 k2 Φ e1 e2 e3 e4 e5 ( ) ( ) ( ) 0 n 0 n 0 n 5 i 3 5 1 2 4 i 1 i 1 2 3 4 5 K. e e e e e e k k k k k k = θ −θ θ −θ ϕ = = = θ −θ   + + + +      Φ Transfert de chaleur par conduction 27 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES ANALOGIE ELECTRIQUE (Association de) RESISTANCES (Association de) PAROIS I U1 R U2 T2 T1 Φ k e 1 0 R U U I − = T 1 0 R T T − = Φ Transfert de chaleur par conduction 28 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES ANALOGIE ELECTRIQUE : exemple 8 7 6 5 4 3 2 1 9 1 2 4 3 5 8 7 6 9 Transfert de chaleur par conduction 3 4 6 7 8 1 2 5 9 3 4 6 7 6 8 7 8 = + + + + + + + + T T T T T T T T T T T T T T T T T T R R R R R R R R R R R R R R R R R R 29 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Transfert de chaleur par convection Fluide corps solide Φ 30 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES FOURIER Φ =.(λ/e)S.∆θ CONDUCTION Coefficient d’échange par conduction (W.m-2.K-1) = K Φ = h .S.∆θ CONVECTION Coefficient de convection (W.m-2.K-1) Le problème de convection repose sur la détermination de h Isaac NEWTON Royaume-Uni Mathématicien, Physicien, Philosophe 1643 – 1727 Transfert de chaleur par convection 31 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Max Karl Ernst Ludwig Planck 1858 – 1947 Physicien allemand ( ) 5 o 1 2 C . L ,T C exp 1 .T − λ λ λ =  −   λ   Φ = hr.S.(T1 – T2) Transfert de chaleur par rayonnement 32 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Rappels de thermodynamique Equation caractéristique des Gaz Parfaits . . . PV n RT = . . PV n R cste T = = . . P v r T = . . P r T ρ = 33 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Rappels de thermodynamique SYSTÈME FERMÉ Transformation ouverte Transformation fermée (Cycle) SYSTÈME OUVERT Transformation ouverte W + Q = ∆H Avec ∆H = ∆(U+PV) W + Q = ∆U W + Q = 0 34 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Propriétés de l’air humide Azote N2 78% Oxygène O2 21% Gaz carbonique CO2 0,03% Gaz rares --- 0,97% L’Air Humide est composé : • d’air pur, dit sec ; • d’humidité (vapeur d’eau, eau liquide, glace) ; • d’impuretés. La composition volumique de l’air sec est la suivante : 35 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : GENERALITES Propriétés de l’air humide Grandeurs Symboles Unités Référence as --- Température sèche θ °C Température humide θh °C Température de rosée θr °C Humidité spécifique (absolue) ω kg/kgas Humidité relative ϕ % Enthalpie spécifique (chaleur totale) h J/kgas Volume uploads/Industriel/ 2ie-l3-bilan-frigorifique-1.pdf

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