Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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’articleAuteur(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 ;
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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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Confinement des frigorigènes
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2. Choix d'un frigorigène
Pour bien choisir un frigorigène en vue d'une application déterminée, on doit considérer :
-
ses critères thermodynamiques puisque les systèmes frigorifiques relèvent précisément des lois de la thermodynamique ;
-
ses critères de sécurité : sécurité des personnes et des biens en cas de dégagement intempestif du frigorigène dans l'atmosphère ;
-
ses critères d'action sur l'environnement : actuellement très importants puisqu'ils ont imposé l'abandon de certains frigorigènes ;
-
ses critères techniques : ils influent sur la faisabilité et la fiabilité du système frigorifique et sur les interactions entre le frigorigène et les composants de ce système ;
-
ses critères économiques : toujours présents au cœur des problèmes techniques.
2.1 Critères thermodynamiques
2.1.1 Température d'ébullition
On s'arrange pour que, dans la mesure du possible, la température d'évaporation qF soit supérieure à la température d'ébullition qeb. De cette façon, la totalité des circuits de la machine est en surpression vis-à-vis de l'extérieur et l'on ne risque pas l'intrusion d'air atmosphérique et d'eau.
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Dans le cas des cycles se déroulant au-dessous de la température critique, la température de condensation de la machine qc doit être inférieure à la température critique qCR. Si l'on ne respecte pas cette règle, on voit se dégrader le rendement de cycle ηth de la machine (figure 1), donc le coefficient de performance. La température de condensation étant imposée par la température du fluide de refroidissement, plus la température critique est basse, plus l'efficacité du système...
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Choix d'un frigorigène
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
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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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