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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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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 :
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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 ;
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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 ;
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la mise au point par les fabricants d"échangeurs de nouveaux profils de tubes et d"ailettes complexes ;
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la nécessité du confinement des frigorigènes, et en corollaire, la réduction des charges ;
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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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Condenseurs
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3. Évaporateurs
Dans toute machine frigorifique, l'évaporateur est l'appareil qui sert à prélever la chaleur à un fluide à refroidir. Dans le cas des pompes à chaleur, leur intérêt peut s'effacer devant celui du condenseur.
3.1 Évaporateurs refroidisseurs d'air
Les évaporateurs refroidisseurs d'air traitent essentiellement de l'air atmosphérique chargé de vapeur d'eau. Aussi les calculs thermiques de dimensionnement de ce type d'évaporateur doivent tenir compte de cette présence car, lorsque la température de surface de l'évaporateur est supérieure à 0 oC mais inférieure à celle du point de rosée de l'air refroidi, le refroidissement s'accompagne d'une séparation partielle de l'eau qui se condense sur la paroi froide de l'évaporateur. Au-dessous de 0 oC, il y a formation de givre. Le même problème peut se présenter avec des gaz chargés de vapeurs à condenser.
Les refroidisseurs d'air peuvent être répartis entre deux types d'applications vis-à-vis de l'air traité selon que les échanges thermiques ont lieu par convection naturelle ou par convection forcée.
HAUT DE PAGE3.1.1 Évaporateurs à circulation d'air naturelle
Ces appareils peuvent être installés au plafond des chambres froides (plafonniers, cf. figure 8), ou contre les parois (muraux). Ils sont utilisés lorsque l'on veut réaliser un très faible mouvement d'air et un degré hygrométrique élevé dans les chambres positives (température supérieure à 0 oC), par exemple les caves d'affinage de certains fromages, triperie et abats. Ils équipent également certaines chambres négatives (température inférieure à 0 oC), par exemple pour les surgelés. Pour ces dernières, le degré hygrométrique perd de son intérêt.
On peut distinguer de ce fait deux modèles :
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le modèle en tubes à ailettes pour les chambres à température supérieure à 2 oC (dites positives) : le coefficient d'échange est influencé par l'écartement des ailettes, leur dimension et le nombre de nappes...
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Évaporateurs
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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