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1 - CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES

2 - CARACTÉRISTIQUES FONCTIONNELLES D'UN ÉCHANGEUR

3 - ÉVAPORATEURS

4 - CONDENSEURS

5 - CAPACITÉS SOUS PRESSION

6 - SYSTÈMES DE DÉTENTE DU FRIGORIGÈNE

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : BE9742 v1

Caractéristiques fonctionnelles d'un échangeur
Machines frigorifiques industrielles - Échangeurs et capacités sous pression

Auteur(s) : Georges VRINAT

Date de publication : 10 avr. 2009

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Auteur(s)

  • 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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INTRODUCTION

Les échangeurs thermiques jouent un rôle essentiel dans les machines frigorifiques, où ils constituent les interfaces entre le fluide frigorigène et les milieux extérieurs. À ce titre, leur diversité de formes, de tailles et d"applications est tout à fait remarquable et leur poids économique est important.

Au cours de ces dernières années, comme cela a été le cas pour les compresseurs, leur évolution a été accélérée par :

  • l'apparition de nouveaux frigorigènes présentant des spécificités particulières, tels les hydrofluoro-carbures HFC avec des glissements de température ou des pressions de saturation élevées et également le retour de l"anhydride carbonique ;

  • les études approfondies par les laboratoires de recherche sur l'amélioration des échanges de chaleur, lors de l"ébullition et de la condensation des frigorigènes ;

  • la mise au point par les fabricants d"échangeurs de nouveaux profils de tubes et d"ailettes complexes ;

  • la nécessité du confinement des frigorigènes, et en corollaire, la réduction des charges ;

  • la réduction des volumes et des coûts imposée par les marchés de la distribution et de la climatisation.

Aujourd"hui, on se trouve en présence de nouvelles techniques de définition des échangeurs qui font appel, le plus souvent à des logiciels de sélection qui épargnent, aux ingénieurs de projet, le souci de faire des calculs plus ou moins fastidieux.

Pour plus de détails, le lecteur se reportera au dossier « Échangeurs de chaleur » [B 2 340].

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-be9742


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2. Caractéristiques fonctionnelles d'un échangeur

Lorsque l'on veut définir un échangeur d'une manière univoque, en vue de sa construction, de son achat ou de la vérification de ses performances sur le site, il est indispensable de renseigner sous forme d'une fiche technique tous les postes ci-après.

2.1 Fonction

C'est la première précision à fournir car, suivant qu'ils vont jouer le rôle d'évaporateur ou de condenseur, les deux types d'appareils, malgré une similitude de technologie, multitubulaire ou à ailettes, se différencient par des détails particuliers, liés à leurs fonctionnalités tels que l'alimentation en frigorigène ou la nature des matériaux.

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2.2 Nature de la source chaude ou froide

Les sources, froides ou chaudes, peuvent être constituées par :

  • des gaz de toutes natures, mais surtout l'air ambiant plus ou moins chargé d'humidité, largement utilisé en climatisation, en refroidissement ou en congélation de nombreux produits alimentaires ;

  • des liquides de toutes natures, pétrochimiques ou alimentaires (lait, vins), l'eau pure ou additionnée d'antigels pour la climatisation ou la réfrigération.

Les fluides correspondants sont qualifiés de frigoporteurs pour la source froide et de caloporteurs pour la source chaude.

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2.3 Conditions de fonctionnement

Les conditions de fonctionnement à connaître sont les suivantes :

  • les températures et pressions du fluide frigorigène ou les températures du frigoporteur à l'entrée et/ou à la sortie de l'échangeur ;

  • dans le cas où l'air constitue le fluide source, il convient de préciser sa teneur en eau ;

  • le pincement, c'est-à-dire l'écart minimal de température entre les deux fluides ;

  • le mode d'alimentation en frigorigène (pour les évaporateurs) ;

  • l'accumulation thermique, éventuellement (glace, par exemple).

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