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Auteur(s)
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Pierre LEMOINE : Ingénieur de l’École Breguet - Chef du Service Technique des Sources Froides des Établissements SCAM-Alsthom
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Lire l’articleINTRODUCTION
Tout travail, qu’il soit mécanique, chimique ou autre, est la source d’une production de chaleur parasite la plupart du temps gênante, et parfois même nuisible. Le refroidissement des installations et des matériels doit donc être assuré en permanence si l’on veut conserver leur qualité et leur rendement.
Les cycles thermiques fonctionnant selon le principe de Carnot sont particulièrement sensibles au phénomène d’échauffement, le rendement étant lié directement à la température de la source froide.
Dans un grand nombre de cas, le refroidissement se fait naturellement par échange avec le milieu environnant. Ce refroidissement naturel n’est cependant pas toujours suffisant et l’on doit alors avoir recours à un refroidissement forcé.
Nous n’abordons pas dans cet article le refroidissement à basse température nécessitant l’utilisation de machines frigorifiques (article Théorie des machines frigorifiques. Machine à compression mécanique dans ce traité).
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Deux types de réfrigérants1. Différents systèmes de refroidissement forcé
La classification choisie dans cet article est donnée dans la figure 1.
1.1 Refroidissement en circuit ouvert
Dans ce cas, le fluide de refroidissement, en général de l’eau, est puisé dans un réservoir naturel (rivière, lac, puits, etc.) et est rejeté après passage dans les appareils à refroidir (figure 2a ).
Cette solution simple est adoptée chaque fois que la source froide existe en quantité suffisante et qu’il n’y a pas de contre-indications, celles-ci pouvant provenir de différents facteurs :
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température de la source froide trop élevée pour assurer un refroidissement correct ;
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source froide polluante ou corrosive (eau de mer ou embouchure des fleuves, par exemple) ;
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eau froide très chargée en sels minéraux (cas d’un grand nombre de forages) ;
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débit d’eau trop faible entraînant un rejet à température élevée (pollution thermique) interdit par la législation ;
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risque de rejet de matières dans l’eau de refroidissement non autorisées par la législation (cas de certaines usines chimiques).
1.2 Refroidissement en circuit fermé
Lorsqu’il n’est pas possible d’adopter un refroidissement en circuit ouvert, il convient de se tourner vers un système de refroidissement en circuit fermé dans lequel le fluide peut être réutilisé après refroidissement dans un appareil appelé réfrigérant (figure 2b ).
On distingue deux systèmes principaux.
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Les refroidisseurs à parois appelés habituellement réfrigérants secs : dans ces appareils, il n’y a aucun contact physique entre le fluide refroidi et le fluide refroidisseur. La séparation peut être constituée par la paroi de tubes ou de plaques. Le refroidissement s’effectue uniquement par convection et les fluides peuvent être de nature quelconque.
Dans cette catégorie de refroidisseurs entrent :
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les échangeurs (entre liquide et liquide) et condenseurs classiques (article Échangeurs...
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