Composants pour circuit réfrigérants
«Cycle de réfrigération par compression de vapeur» est le nom donné pour décrire le fonctionnement des circuits fermés utilisés dans les applications de réfrigération.
Ceci exploite l’évaporation d’un réfrigérant à l’intérieur du circuit, en particulier dans un échangeur de chaleur appelé l’évaporateur, ce qui absorbe l’énergie de l’air ambiant; cela est alors délivré au compartiment de stockage des aliments par convection naturelle ou ventilation forcée (voir aussi «Faire le chaud et le froid» et «pressions et températures»).
Une fois avoir évaporé, le réfrigérant ne peut plus absorber des quantités considérables d’énergie et, par conséquent, il doit être retourné à l’état liquide par condensation.
Le problème se pose donc d’avoir un environnement qui est «froide» assez pour absorber l’énergie du fluide frigorigène, qui peut naturellement pas être le même compartiment de stockage qui vient d’être refroidi.
En exploitant la corrélation entre la pression et la température de changement d’état de sorte que des pressions plus élevées correspondent à des températures plus élevées, un compresseur est utilisé pour comprimer le réfrigérant à une pression qui est supérieure à celle de l’évaporateur (jusqu’à 8-10 fois!) De sorte que le processus de condensation peut avoir lieu à une température qui est compatible avec un «froid» source facilement accessible, généralement de l’air extérieur.
La condensation se produit donc à une température élevée (généralement 35-55 ° C) à l’intérieur d’un échangeur de chaleur où les deux fluides sont l’air extérieur et le fluide frigorigène. Ces derniers se condensent et retourne à l’état liquide, tandis que l’air extérieur sera chauffé.
Le réfrigérant liquide est encore à haute pression quand il quitte le condenseur. Un dispositif de détente est ainsi nécessaire pour étendre le réfrigérant liquide et réduire sa pression à la valeur à laquelle se produit l’évaporation; le réfrigérant est maintenant revenu à son état initial (liquide à basse pression et température) et peut à nouveau absorber l’énergie de l’air dans le compartiment de stockage des aliments.
Les principaux composants d’un circuit de réfrigérant sont donc:
Evaporateur: ceci est un échangeur de chaleur similaire à un radiateur lorsqu’il est utilisé avec de l’air (bobine à ailettes) ou plus compact lorsqu’il est utilisé avec de l’eau (échangeur de chaleur à plaques, faisceau de tubes); il échange par conduction de l’énergie entre le réfrigérant qui évapore, changement d’état de liquide à gaz, et l’air ambiant (ou l’eau) qui est refroidi par la suite.
L’évaporation se fait à pression et température quasi constante, sauf pour une légère chute de pression. Le fluide frigorigène sortant de l’évaporateur est un gaz surchauffé dont la température est légèrement supérieure à la température d’évaporation.
Compresseur: ceci est un dispositif permettant une compression volumétrique, soit une réduction progressive du volume, en utilisant des systèmes rotatifs ou à mouvement alternatif. Le compresseur a pour fonction de faire circuler le réfrigérant dans le circuit, en particulier en le tirant en tant que gaz de l’évaporateur et ensuite le comprimer et de le livrer à une pression plus élevée vers le condenseur. Le travail mécanique effectué par le compresseur implique une augmentation importante de la température du gaz (parfois supérieures à 100 ° C) ainsi que la consommation d’énergie. La consommation d’énergie du compresseur dépend de la différence entre les deux pressions de fonctionnement. Le fluide frigorigène dans le compresseur doit être à l’état gazeux, sous forme de liquides sont notoirement incompressible. Le compresseur commence son travail lorsque l’unité doit fournir un refroidissement, et est habituellement activée par des systèmes de contrôle de la température.
Condenseur: ceci est un échangeur de chaleur qui est semblable à un évaporateur encore un peu plus grand, et peut également être une batterie à ailettes, l’échangeur de chaleur à plaques ou à faisceau tubulaire. Il échange de l’énergie entre l’air extérieur (ou de l’eau) soufflé par les fans et le réfrigérant sous forme de gaz chaud évacué par le compresseur. Le fluide frigorigène est
refroidi puis se condense à une température et une pression quasi constante, ce qui signifie qu’il subit une légère sous-refroidissement. A la sortie du condenseur du réfrigérant sera à l’état liquide à une pression élevée et à une température légèrement inférieure à la température de condensation.
Le dispositif de détente: elle consiste d’une ouverture calibrée, un tube capillaire mince ou une vanne de régulation mécanique ou motorisé avec commande à microprocesseur. L’étranglement produit par le dispositif de détente réduit la pression du fluide frigorigène liquide sortant du condenseur sans échanger de l’énergie. Ce exploite le principe de Bernoulli par laquelle la vitesse d’un fluide à travers une restriction augmente de manière significative, ce qui provoque une chute de pression et une baisse correspondante de la température. De cette façon, les retours de liquide réfrigérant basse pression et basse température et est prête à s’évaporer à nouveau, répéter le cycle décrit ci-dessus.
Le dispositif d’expansion a également pour fonction de commander l’écoulement de réfrigérant dans le circuit. Une quantité excessive risque d’endommager le compresseur car il ne sera pas s’évaporer complètement dans l’évaporateur, reste en partie à l’état liquide. Une quantité insuffisante réduit sensibilité efficacité de l’unité, que l’évaporateur est pas pleinement exploité.
