Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Cours machines frigoriﬁques Mr ABDOUL-AZIZ Ahmed Hassan Licence appliquée en én

Cours machines frigoriﬁques Mr ABDOUL-AZIZ Ahmed Hassan Licence appliquée en énergétiques et énergies renouvelables(LAEER) Direction TED Institut universitaire technologie industrielle Juillet 2020 Table des matières Table des ﬁgures 3 Liste des tableaux 4 Liste des ﬁgures 5 Liste des tableaux 5 Nomenclatures 5 1 Application du froid dans le monde 5 1.1 Historique de la production du froid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.1.1 Glace naturelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.1.2 Mélanges réfrigérants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2 Application industrielle du froid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.1 Fluide frigorigène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.3 Description du cycle frigoriﬁque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.4 Cycle frigoriﬁque de Carnot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.4.1 Notion du COP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.5 Diagrammes enthalpiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.5.1 A quoi ça sert un diagramme Enthalpique : . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.5.2 Présentation du diagramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.5.3 Application du premier principe aux diﬀérents composants du système frigoriﬁque mono-étagé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Bibliographie 23 Bibliographie 23 2 Table des ﬁgures 1.1 Cycle frigoriﬁque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2 Représentation du cycle de carnot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3 Représentation du diagramme enthalpique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3 Liste des tableaux 4 Chapitre 1 Application du froid dans le monde 1.1 Historique de la production du froid 1.1.1 Glace naturelle Aujourd’hui, la réfrigération fait partie de notre quotidien. Que ce soit pour conserver nos aliments ou nous rafraîchir en été. La glace naturelle pouvait être issue de régions froides (de glaciers, par exemple) et transportée à grands frais sur de longues distances. Elle pouvait aussi provenir de pièces d’eau gelée par des températures hivernales. Les transports étaient ainsi beaucoup plus courts. La glace devait néanmoins être stockée dans des "glacières" dont les parois devaient être thermiquement isolantes. La glace naturelle pouvait aussi être produite, toujours de manière naturelle, mais à l’instigation de l’homme. C’était le cas dans des régions au ciel très clair, où la glace a pu très tôt être produite dans des bassins largement ouverts vers le ciel. Le rayonnement de l’eau vers le ciel permettait, dans certaines conditions atmosphériques, un refroidissement suﬃsant pour former de la glace. Au XV Ième siècle, cette technique de conservation des aliments était devenue courante en France et en Europe. En 1612, Francis Bacon fut le premier à utiliser la neige pour conserver les denrées alimentaires. 1.1.2 Mélanges réfrigérants Le médecin et historien de la médecine du Moyen-Âge, Ibn Abi Usaybi’a, relate l’utilisation de mélanges de certains sels et d’eau pour abaisser la température en Inde, dès le IVe siècle. L’usage du refroidissement de l’eau par l’emploi du salpêtre est cité par le médecin italien Zimara, en 1530. Giambattista della Porta évoque dans Magia naturalis en 1589 l’utilisation de mélanges de neige et de sels pour 5 Machines frigoriﬁques LAEER atteindre des températures encore plus basses. 2018-2019 6 Machines frigoriﬁques LAEER 1.2 Application industrielle du froid • Domaine médical : cryochirurgie, conservation de certains produits, organes • Industries alimentaires : conservation des aliments, pasteurisation des li- quides • Génie civil : refroidissement des bétons, congélation des sols aquifères • Conditionnement des locaux : rafraîchissement de l’air, conditionnement des patinoires, canons à neige • Laboratoires d’essai et de recherche : étude des matériaux et comportement de la matière à très basse température • Production de neige carbonique : maintien du froid à basse température ( 80˚C) Remarque: Si l’on désire une production continue de froid, il est nécessaire de réaliser un cycle, c’est a‘ dire de combiner un phénomène exothermique à un phénomène endothermique. Les machines frigoriﬁques seront donc au moins bithermes . 1.2.1 Fluide frigorigène Un ﬂuide frigorigène est un ﬂuide ou un mélange de ﬂuides présentant des particularités physiques permettant d’exploiter un cycle de compression/dé- tente pour transférer de la chaleur. Ils possèdent en particulier une tempéra- ture d’évaporation faible sous pression atmosphérique. Les ﬂuides frigorigènes sont utilisés pour refroidir des dispositifs réfrigérants (réfrigérateur, congéla- teur, climatiseur...).Dans ces appareils, le ﬂuide frigorigène sert également à transporter l’huile du compresseur. Les ﬂuides frigorigènes peuvent être classés en quatre grandes familles : – les ﬂuides inorganiques purs : eau, ammoniac, CO2... ; – les hydrocarbures : butane, isobutane, propane, propylène ; 2018-2019 7 Machines frigoriﬁques LAEER – les hydrocarbures halogénés : chloroﬂuorocarbures (CFC), hydroﬂuoro- carbures (HFC) et hydrochloroﬂuorocarbures (HCFC) et les perﬂuoro- carbures (PFC) ; – Autres ﬂuides, utilisés de façon assez rare : éthers oxydes, alcools, com- posés trihalogénés, ﬂuorés et chromés. Les CFC, largement utilisés au cours du XXe siècle, ont été interdits par le protocole de Montréal en 1987 en raison de leur impact destructeur sur la couche d’ozone. Les HCFC ont eux aussi été interdits en 2015. Ces ﬂuides ont été remplacés par les HFC, qui ne contiennent pas de chlore toxique pour la couche d’ozone, mais contribuent à l’eﬀet de serre. Ils seront donc eux aussi bannis progressivement grâce à un accord signé en 2016. 1.3 Description du cycle frigoriﬁque Le cycle frigoriﬁque comporte 4 étapes principales qui sont: – L’évaporation (par l’évaporateur) – La compression (par le compresseur) – La condensation (par le condensateur) – La detente (par le detenteur) Figure 1.1 – Cycle frigoriﬁque 2018-2019 8 Machines frigoriﬁques LAEER Pour passer de l’état 1 à l’état 2, le compresseur fournit un tra- vail mécanique. La compression est opérée par le compresseur. Celui-ci est un élément du système chargé d’amener les ﬂuides de base pression à la haute pression. Le travail mécanique de compresseur est fourni par l’électricité. A l’état (2-3) le ﬂuide est à haute pression. Ce dernier est chargé des calories capter par un évaporateur. Son niveau de pression va permettre au système condenseur de céder de la chaleur dont il est chargé. Entre le condenseur et le détenteur , le ﬂuide subit un sous re- froidissement aﬁn d’assurer son passage total à l’état liquide à l’entrer du détenteur. A l’état (3-4) au niveau de la détente, le ﬂuide frigorigène, dé- chargé de ces calories, est ramené à basse pression. Cette dimi- nution de pression est nécessaire aﬁn d’amener le ﬂuide dans des conditions ou il pourra à nouveau capter de la chaleur de manière optimale . A l’état (4-1) elle est mise en oeuvre grâce un échangeur de cha- leur appelé évaporateur . Les ﬂuides frigorigènes y captent de chaleur de l’ambiance aﬁn de passer de l’état liquide à l’état gazeux. On provoque un surchauﬀe à la sortie de l’évaporateur pour que le ﬂuide passe à l’état gazeux au niveau de la compression. 2018-2019 9 Machines frigoriﬁques LAEER 1.4 Cycle frigoriﬁque de Carnot Le cycle de Carnot est composé de deux isothermes et de deux adiabatiques Figure 1.2 – Représentation du cycle de carnot 2018-2019 10 Machines frigoriﬁques LAEER 1ère principe appliqué au cycle : W + X Q = 0 (1.1) W + Qf −QC = uploads/Industriel/ cours-machines-frigorifiques 1 .pdf