Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Parmi les cycles frigorifiques à compression, les cycles multiétagés et notamment biétagés sont utilisés dans des domaines variés : la congélation en général, l'industrie chimique et la lyophilisation. Après des indications générales sur ces cycles, les cycles biétagés, et en particulier, les cycles à injection partielle, à injection totale, et à économiseur sont à l'étude. Le choix de la pression intermédiaire est important car il influe sur la consommation énergétique de l'ensemble des deux étages. La production des très basses températures, les cycles en cascades CO2 associés à d'autres fluides et les différents cycles à mélange zéotropes sont présentés.
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Maxime DUMINIL : Ancien professeur de l'Institut français du froid industriel et du génie climatique, au CNAM - Ancien professeur à l'École centrale de Paris - Expert honoraire près la Cour d'Appel de Paris
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Jean-Pierre DOMBLIDES : Maître de conférences au conservatoire national des arts et métiers et à l'IFFI - Institut français du froid industriel et du génie climatique - Président de la commission formation de l'Association française du froid (AFF)
INTRODUCTION
La bonne connaissance des cycles frigorifiques à compression est d'une importance majeure, ce qui justifie le développement qui leur est réservé.
Après avoir donné des indications générales sur les systèmes frigorifiques dans le dossier [BE 9 730], le dossier [BE 9 731] étudie les cycles frigorifiques à un étage de compression mécanique.
Ce dossier [BE 9 732] est consacré aux cycles frigorifiques à compression multiétagée et, singulièrement, aux machines biétagées que l'on retrouve dans les domaines aussi variés que ceux de la congélation en général, de l'industrie chimique et de la lyophilisation. Une étude des cycles frigorifiques en cascade complète ce texte.
Le dossier suivant [BE 9 733] porte sur les fluides actifs des machines à compression : les frigorigènes et leur impact sur l'environnement.
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Valorisation de la chaleur issue du condenseur d'une machine frigorifique
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4. Cycles frigorifiques (ou de pompes à chaleur) en cascade à frigorigènes séparés
4.1 Description des cycles en cascade
Pour déplacer la chaleur dans un large domaine de températures, en particulier pour produire du froid à des basses températures, on peut mettre en œuvre des cycles frigorifiques en cascade. Contrairement aux cycles multiétagés, qui ne font appel qu'à un seul frigorigène, les cycles en cascade utilisent plusieurs frigorigènes différents évoluant chacun dans des machines frigorifiques individuelles à compression qui communiquent entre elles par des échangeurs thermiques ; chacune d'elles constitue une cellule de la machine en cascade. Ces cellules, qui utilisent un seul frigorigène, peuvent être monoétagées ou multiétagées. Le nombre de cellules à mettre en œuvre est d'autant plus grand que la température finale à atteindre est plus basse. La chaleur est transférée, d'une cellule à celle qui la suit dans l'ordre des températures croissantes, par un couplage thermique entre ces cellules. En pratique, ce couplage est réalisé entre un condenseur Cx où se liquéfie un des frigorigènes Fx et l'évaporateur E (x + 1) de la cellule suivante où se vaporise un autre frigorigène F (x + 1) de plus faible pression de vapeur.
La figure 18 représente, selon ce principe, une machine en cascade à 5 cellules qui sont ici monoétagées pour simplifier la description. Entre l'évaporateur E1, où est produit le froid utile à la basse température q F1 (T F1), et le condenseur C5, où la chaleur est rejetée à la température q C5 (T C5), on trouve toute la succession des condenseurs-évaporateurs intermédiaires Cx – E (x + 1) dont les températures s'échelonnent entre q F1 et q C5 .
Entre la température de condensation du x e frigorigène T Cx et la température d'évaporation du (x + 1)e T F (x + 1), on doit inévitablement consentir un écart de température :
nécessaire pour assurer le passage de la puissance thermique
...
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Cycles frigorifiques (ou de pompes à chaleur) en cascade à frigorigènes séparés
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DUMINIL (M.) - Cours de génie frigorifique. Institut français du froid industriel et du génie climatique. - Conservatoire national des arts et métiers (1988).
-
(2) - DUMINIL (M.), VRINAT (G.) - Systèmes frigorifiques et pompes à chaleur. - Travaux de recherches. Institut International du Froid Éd. Tome 1 : Cycles à compression – Systèmes et fluides actifs, 128 p. ; Tome 2 : Caloporteurs – Échanges thermiques – Échangeurs, 161 p. ; Tome 3 : Compresseurs et moteurs – Détendeurs et régulation, 71 p. ; Tome 4 : Pompes à chaleur à sorption et chimiques, à gaz, hybrides – Applications industrielles des pompes à chaleur, 139 p. ; Tome 5 : Annuaire des centres de recherches mondiaux, 50 p.
-
(3) - * - Bulletin bibliographique de l'Institut International du Froid (Revue bilingue français-anglais sur les travaux internationaux relatifs au froid).
-
(4) - INSTITUT INTERNATIONAL DU FROID (IIF), PARIS - Cycles à compression pour systèmes frigorifiques, climatisation et pompes à chaleur préservant l'environnement. - 169 p. (1993). Économie d'énergie en matière de froid, 224 p. (1982). Collection des comptes rendus des commissions de l'IIF,...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Refprop http://www.nist.gov/srd/nist23.cfm
Solkane https://solkane-refrigerants.software.informer.com/T%C3%A9l%C3%A9charger/
Colopack http://www.et.web.mek.dtu.dk/Coolpack/Files/CoolPack.exe
Kotza international http://www.kotza-international.com
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Alliance Froid Climatisation Environnement (réglementation) http://www.afce.asso.fr/
Datafluides (textes sur les réfrigérants réglementés) http://www.datafluides.fr
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