Présentation
RÉSUMÉ
Un fluide caloporteur assure le transport de la chaleur d'une source thermique à un puits thermique tout en respectant à la fois des contraintes techniques (pertes thermiques réduites, faible consommation d'énergie de transport du fluide), des contraintes de sécurité et de respect de l'environnement, des contraintes économiques (associées à la taille des auxiliaires de pompage, de compression ou de ventilation mais également à la taille des échangeurs de chaleur). La sélection de ce fluide pour un procédé thermique est le résultat d'un processus complexe d'évaluation de divers paramètres et critères.
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The role of a heat transfer fluid is to transport heat from a heat source to a heat sink, while maintaining all constraints: technical (reduced heat losses, low fluid transport energy consumption), safety and reduced environmental impact, economic constraints (related to the size of the auxiliary pumping, compression or ventilation but also the size of the heat exchanger providing heat transfer between the coolant and the source and the heat sink). Their selection for a thermal process is the result of a complex process of evaluating various parameters and criteria.
Auteur(s)
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Christophe MARVILLET : Ingénieur de l’École centrale de Lyon Chef de laboratoire au CEA/GRETh (Groupement pour la recherche sur les échangeurs thermiques) - Enseignant à l’IFFI (Institut français du froid industriel) – CNAM Paris - Détaché à l’ANVAR/PACA (Marseille)
INTRODUCTION
Les applications des fluides caloporteurs pour le chauffage dans les procédés industriels sont fort variées et impliquent une grande diversité de fluides de par le large domaine de températures rencontré dans ces procédés : gaz, métaux liquides, sels fondus, fluides organiques. Les applications des fluides frigoporteurs pour le refroidissement de procédés à température inférieure à l’ambiante sont celles du froid industriel, commercial et du conditionnement d’air. Bien que fonctionnant dans un domaine de température notablement plus réduit (− 70 ˚C/+ 20 ˚C), ces fluides sont également de nature variée de par la diversité des contraintes qu’il est nécessaire de prendre en compte pour leur choix : critères énergétiques et économiques, mais également critères de sécurité et d’impact environnementaux. Après avoir rappelé les principales catégories de fluides frigo- et caloporteurs et avoir illustré d’exemples d’applications cette présentation, nous indiquons de façon exhaustive les critères de choix des fluides calo- et frigoporteurs en insistant sur leur domaine d’utilisation, les contraintes d’exploitation des systèmes énergétiques et, bien entendu, les critères technico-économiques.
Cette étude sur les fluides caloporteurs et frigoporteurs se compose de trois articles :
Fluides caloporteurs et frigoporteurs- Définitions. Critères de choix : Fluides caloporteurs et frigoporteurs. Définitions. Critères de choix
Fluides caloporteurs- Propriétés: Fluides caloporteurs. Propriétés
Fluides frigoporteurs- Propriétés : Fluides frigoporteurs. Propriétés
complétés par un fascicule de documentation [Doc. BE 9 573].
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
fluide caloporteur réseau de chaleur et de froid thermique industrielle thermique Echangeur à plaques Echangeur de chaleur
KEYWORDS
heat transfer fluid | district heating and cooling | industrial thermal | heat exchange | plate heat exchanger | heat exchanger
VERSIONS
- Version courante de oct. 2015 par Christophe MARVILLET
DOI (Digital Object Identifier)
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Principaux fluides et leurs applications2. Critères de choix des fluides caloporteurs et frigoporteurs
2.1 Critères liés au domaine d’utilisation du fluide
Le premier critère de choix d’un fluide calo- ou frigoporteur est basé sur le domaine de température d’utilisation, c’est-à-dire la valeur minimale et maximale d’utilisation.
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La valeur minimale d’utilisation est la température de fusion (ou de congélation). Elle représente évidemment une limite à ne pas dépasser. Dans de nombreux cas pratiques, on préfère utiliser le seuil de pompabilité, lorsque celui-ci est connu : c’est la température au-dessous de laquelle il est impossible d’utiliser une pompe centrifuge, ce qui correspond à une valeur limite de la viscosité dynamique de 500 mm2/s (soit 500 cSt).
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La valeur maximale d’utilisation est conditionnée par deux paramètres distincts :
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la pression maximale de fonctionnement du circuit contenant le fluide qui détermine la température de saturation maximale admissible. Un fluide présentant une basse pression de saturation permet d’éviter des constructions coûteuses et de limiter les contraintes réglementaires associées aux dispositifs sous pression. Les données qui sont généralement fournies par les fabricants de fluides sont la température de saturation à la pression atmosphérique et, parfois, la courbe de saturation pression-température.
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le seuil de température de décomposition qui est un facteur essentiel pour certains fluides comme les fluides organiques dont la stabilité thermique est limitée. Cette connaissance est nécessaire pour limiter les risques d’encrassement des parois d’échangeur, augmenter la durée de vie du fluide et enfin limiter les risques d’incendie liés à la formation de produits plus volatils.
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Le tableau 2 rassemble les données sur ces deux grandeurs pour un ensemble de fluides frigoporteurs et le tableau 3 pour les fluides caloporteurs.
Les fournisseurs des produits commerciaux cités dans ces tableaux sont répertoriés dans les tableaux A et B en .
HAUT DE PAGE2.2 Critères liés à l’exploitation...
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