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Auteur(s)
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Georges VRINAT : Ingénieur du Conservatoire national des arts et métiers et de l'Institut français du froid industriel - Membre de l'Association française du froid – Expert frigoriste
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les compresseurs frigorifiques ont été créés dans le milieu du XIX e siècle par les ingénieurs qui travaillaient sur les machines à vapeur alors en plein essor [4]Échangeurs de chaleur – Dimensionnement thermique.. Des besoins frigorifiques, jusqu'alors satisfaits par la glace naturelle récoltée sur les lacs et les montagnes, réclamaient des productions supérieures pour la fabrication de la bière et le transport des denrées fraiches d'est en ouest des USA par exemple. À partir de cette époque, que l'on peut situer au début de 1900, l'industrie frigorifique a pris son essor. Le premier congrès international du froid à Paris en 1908 en témoigne. Des constructeurs, de plus en plus nombreux et inventifs, ont alors développé des machines qui peu à peu s'éloignèrent des lourds moteurs à vapeur monocylindriques horizontaux et qui, au cours des décennies, se perfectionnèrent s'allégèrent et se diversifièrent pour s'adapter à tous les fluides frigorigènes disponibles.
Depuis cette époque leur développement s'est poursuivi et, progressivement, de nouveaux types de compresseurs sont apparus tels que les hélicoïdes et les spirales. Leurs rendements vont en s'améliorant grâce aux études poussées supportées par l'informatique. Leur développement n'est peut-être pas achevé, et peut être que d'autres systèmes viendront les remplacer [5]Échangeurs de chaleur – Intensification des échanges thermiques. [6]Échangeurs de chaleur – Problème de fonctionnement.. Ces machines, associées à de nouveaux échangeurs au sein de circuits performants, comme on le verra dans les dossiers suivants [BE 9 742] [BE 9 743] et [BE 9 744] , demeurent actuellement le moyen le plus sûr et le plus simple pour produire du froid dans les meilleures conditions techniques et économiques.
Dans le dossier “Pour en savoir plus”, le lecteur trouvera les références bibliographiques, la normalisation, la réglementation, les constructeurs-fournisseurs-distributeurs et les données économiques.
Par ailleurs, le lecteur se reportera utilement aux articles Ventilateurs. Compresseurs [BM 4 500] [BM 4 501] et Compresseurs volumétriques [B 4 220] dans le traité Génie mécanique.
Les principaux types de compresseurs utilisés dans les circuits frigorifiques apparaissent dans le tableau 1, avec leurs principales applications. Ils se différencient des autres compresseurs de gaz par un certain nombre de particularités propres à l'utilisation de différents fluides frigorigènes.
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Compresseur à spirales, ou spiro-orbital (scroll)
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2. Hélicocompresseurs ou compresseurs à vis
L'introduction des compresseurs à vis dans le domaine de la réfrigération date de 1955 pour les birotors et 1971 pour les monorotors.
Leur intérêt a été très rapidement reconnu puisque, à partir de ces dates, le nombre de machines installées par les frigoristes du monde entier n'a cessé de croître et cela dans tous les domaines d'application : surgélation, réfrigération, groupes d'eau glacée, pompes à chaleur, etc. Conçus initialement pour la compression de gaz, leur introduction dans le domaine frigorifique a nécessité un très grand nombre d'adaptations afin que ces compresseurs puissent remplir strictement les mêmes fonctions que celles accomplies par les compresseurs à pistons. On peut d'ailleurs considérer qu'à ce jour leur évolution technologique se poursuit chez tous les constructeurs.
Les deux types de machines monorotor et birotors sont inégalement représentés comme en témoigne le tableau 3 qui reprend l'essentiel des compresseurs que l'on peut trouver actuellement sur le marché international.
2.1 Compresseur birotor (double vis)
Les particularités propres aux organes de compression des machines frigorifiques sont les suivantes.
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La géométrie des rotors la plus fréquente est issue de la licence SRM ( Sveridge Rotor Maskiner), avec un rotor mâle à 4 lobes et un rotor femelle à 6 canaux (figure 14), avec cependant quelques réalisations en 5 lobes/ 7 canaux et 5 lobes/6 canaux et des rotors de diamètres différents.
Vers 1980, corrélativement à la réduction des diamètres des rotors (voisins de 100 mm) ont été créés de nouveaux profils dénommés Sigma différents de ceux précédemment adoptés par SRM et ses licenciés. Il est, en effet, démontré que, pour un profil donné, il existe une vitesse périphérique optimale u (environ 50 m/s pour SRM) qui confère à la machine un rendement indiqué maximal. Pour des vitesses périphériques de rotors de diamètre environ 100 mm...
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Hélicocompresseurs ou compresseurs à vis
ANNEXES
- 1 Données statistiques et économiques
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2 À lire également dans nos bases
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3 Sources bibliographiques
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4 Outils logiciels (liste non exhaustive)
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5 Événement
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6 Normes et standards
- 6.1 Normes internationales ISO
- 6.2 Normes européennes EN 6.2.1 Partie 1 : exigences de base, définitions, classification et critères de choix
- 6.3 Normes d'essais françaises NF
6.2.2 Partie 2 : conception, construction, essais, marquage et documentation
6.2.3 Partie 3 : installation in situ et protection des personnes
6.2.4 Partie 4 : fonctionnement, maintenance, réparation et récupération
- 7 Réglementation
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