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RÉSUMÉ
Pour des raisons sanitaires, de conservation, de concentration et de déshydratation …, les applications du froid sont nombreuses dans l’industrie alimentaire. D’autres secteurs, Comme les industries de transformation (mécaniques, du caoutchouc, des plastiques), le génie chimique, La liquéfaction des gaz, le génie civil ou le traitement des effluents utilisent aussi les procédés de réfrigération.
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Christophe MARVILLET : Professeur du CNAM (Conservatoire national des arts et metiers) - IFFI-CNAM (Institut français du froid industriel et du génie climatique) Paris, France
INTRODUCTION
On a montré dans l’article précédent (Généralités) [BE 9 755], l’extrême diversité des propriétés des corps et des mécanismes de transformation pouvant être fortement affectés par un abaissement de la température. Il n’est donc pas surprenant de rencontrer des utilisations diverses du froid dans la plupart des domaines industriels.
L’industrie agroalimentaire est le secteur le plus concerné par l’utilisation du froid. Les fonctions qui y sont associées sont la conservation des propriétés organoleptiques et des qualités sanitaires des produits, le contrôle des processus de fermentation, en particulier pour le vin et la bière, la concentration de jus et la déshydratation de produits.
Les industries de transformation concernées sont la plasturgie pour le contrôle de température des moules, l’industrie des caoutchoucs pour la valorisation des techniques de cryobroyage, les industries mécaniques pour les techniques de frettage, le durcissement des matériaux ou le traitement de surface. De façon plus générique, la déshumidification de l’air comprimé fait largement appel aux techniques du froid.
La production et la liquéfaction de gaz industriels, la liquéfaction et la purification des gaz d’hydrocarbures constituent un enjeu économique majeur. Ces procédés intègrent, pour la plupart, des dispositifs de production de froid faisant appel à des cycles et des technologies de composants particulièrement complexes.
Le traitement des déchets (gazeux, liquides, solides) fait aujourd’hui appel de plus en plus aux techniques frigorifiques et cryogéniques : ainsi la captation des vapeurs de COV (composés organiques volatils) repose fréquemment sur la condensation et l’adsorption à basse température, et la purification des effluents liquides peut être basée sur les techniques de congélation ou de cristallisation.
Les applications du froid en génie civil se sont développées depuis de nombreuses années que ce soit pour la consolidation des sols lors de la réalisation d’ouvrage souterrain (tunnel, réseau métropolitain…) ou pour le refroidissement de grandes structures en béton.
Les domaines des loisirs ont également bénéficié des progrès des technologies du froid que ce soit dans le domaine bien connu des patinoires ou dans un domaine plus récent en rapide expansion qu’est la production de la neige artificielle.
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MOTS-CLÉS
Procédés industriels Réfrigération Industrie agro-alimentaire Industrie mécanique Industrie chimique
VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 2001 par Christophe MARVILLET
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Conclusion
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5. Autres applications industrielles du froid
5.1 Application des techniques frigorifiques dans les industries des loisirs
Deux applications courantes, dans les industries des loisirs, font appel aux techniques frigorifiques. Ce sont :
-
la production de neige artificielle ;
-
la production de glace pour les patinoires.
5.1.1 Production de neige artificielle
La neige artificielle dite « neige de culture » est un complément indispensable lorsque les précipitations atmosphériques sont insuffisantes. Les dispositifs de production de neige de culture se sont largement développés dans les années 1980 en France et plus précocement aux États-Unis pour les stations de moyenne montagne.
Le moyen le plus courant de fabrication est la projection de gouttelettes d’eau dans l’air ambiant à température négative (ou faiblement positive si l’air est suffisamment sec). Ainsi, le processus de production se décompose en :
-
atomisation de jets d’eau en très fines gouttelettes ; la maîtrise de la dimension des particules est un élément déterminant de la qualité de la neige ;
-
transformation des particules en cristaux de neige ; ce processus nécessite, pour élargir les conditions de température ambiante avec lesquelles le dispositif peut fonctionner et éviter les effets de la surfusion, la présence au sein des gouttelettes de nuclei. Lors de la cristallisation, la vésicule présente une température qui se rapproche de 0 °C ;
-
dispersion des vésicules dans l’air ambiant : cette dispersion conditionne le temps de séjour de la vésicule dans l’air ambiant avant le contact avec le sol qui doit être suffisant pour permettre la cristallisation complète de la vésicule.
La production frigorifique nécessaire à l’obtention de neige de culture provient de la détente de l’air comprimé qui concourt à la formation des nucléus, de l’échange entre l’air ambiant et les vésicules qui constitue la contribution majeure pour la cristallisation, de l’évaporation partielle de l’eau qui dépend fortement de l’humidité de l’air ambiant.
Un système d’enneigement comprend des pompes pour l’eau, des ventilateurs...
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