cédée à l’air. Étant donné qu’un courant thermique ne peut s’écouler que s’il existe une différence de température, la température de condensation doit toujours être supérieure à la température d’entrée de l’air ambiant. La puissance de condensation à évacuer comprend la puissance frigorifique du condenseur, la puissance motrice du compresseur et toutes les autres puissances thermiques absorbées (p.ex. conduite de vapeur d’aspiration).
1. Processus dans le condenseur
Le compresseur comprend trois zones :
• Captation de chaleur
• Condensation
• Surrefroidissement
Les chutes de pression ne seront pas prises en compte lors des observations suivantes. Les trois zones sont ainsi soumises à la même pression.
Le fluide frigorigène arrive sous forme gazeuse (surchauffé) dans le condenseur. Il subit à ce niveau une captation de chaleur. Lors de cette opération, la température du fluide frigorigène diminue pour atteindre la température de condensation. La zone de captation de chaleur renferme un courant gazeux pur. Malgré une importante différence de température motrice et des vitesses d’écoulement élevées, le transfert thermique est moins important que lors de l’écoulement diphasique, en raison de la faible densité du fluide frigorigène. La valeur surfacique de la zone de captation de chaleur est d’environ 10 - 15 %.
La zone de condensation
La phase de condensation commence dès que le fluide frigorigène a été refroidi à la température de condensation. La pression régnante détermine la température de condensation. Cette température reste constante pendant la condensation. La captation de chaleur conduit à un changement de phase et non pas à un abaissement de la température. Le transfert de chaleur est optimal dans cette zone.
La zone de surrefroidissement
Le surrefroidissement débute avec une perte de chaleur supplémentaire dès que le fluide frigorigène ne renferme plus de vapeur. Dès lors que le changement de phase de l’état gazeux à l’état liquide est achevé, toute évacuation de chaleur conduit à une diminution de la température. Le transfert thermique est très mauvais en raison de la faible vitesse de débit du fluide frigorigène. Il est nécessaire, afin d’empêcher la formation de bulles de vapeur à l’avant du détendeur, de procéder le cas échéant à un surrefroidissement.
Le fluide frigorigène doit être liquide à l’avant du détendeur. Il est recommandé. étant donné le mauvais transfert thermique dans la zone de surrefroidissement, de ne pas installer de condenseur dans la zone de surrefroidissement. Il suffira de prévoir un collecteur. Celui-ci sépare le liquide de refroidissement des bulles de vapeur restantes et garantit ainsi une bonne alimentation en liquide à l’avant de la soupape de détente. La surface du condenseur toute entière pourra ainsi être utilisée pour la captation de chaleur et la condensation. Il faudrait sans collecteur effectuer un surrefroidissement dans le condenseur par retenu du fluide frigorigène. Il en résulterait des “pertes surfaciques“ et par conséquent une pression de condensation plus élevée.
Il faudra, si la conduite de liquide comprend de nombreuses pièces risquant d’entraîner des chutes de pression, si elle traverse un environnement plus chaud ou si elle doit surmonter une différence de hauteur importante, prévoir des mesures de surrefroidissement au moyen d’un serpentin de surrefroidissement. Il est nécessaire dans ce cas précis également de garantir au moyen d’un collecteur une séparation entre la phase gazeuse et la phase liquide. Cette séparation doit se faire avant le surrefroidissement, car la zone de condensation s’accumulerait autrement hors du condenseur et il n’y aurait pas de surrefroidissement.
2. Puissance du condenseur
La puissance du condenseur dépend, comme la puissance de l’évaporateur de facteurs, telles que la surface,
la valeur k et la chute de potentiel thermique moteur.
La chute de potentiel thermique moteur est déterminée par la différence de température d’entrée = température de condensation - température d’entrée de l’air .
in KPlus cette chute de potentiel thermique moteur est importante, plus la puissance d’échange thermique est
également élevée.
La chute de potentiel thermique moteur ne doit pasdépasser 15 K environ sur le côté du condenseur. De
grandes différences de températures (température de condensation plus élevée), comme cela est usuel pour
des raisons d’encombrement, de poids et de coûts dans les applications frigorifiques mobiles (10 - 30 K dans des conditions normales de fonctionnement) diminuent le rendement de l’installation.
3. Pression de condensation
La température du fluide varie fortement sur les condenseurs alimentés en air. Des températures extérieures élevées entraînent une augmentation de la pression de condensation et des températures basses une diminution.
Il faut maintenir la pression de condensation à l’intérieur de certaines limites pour qu’une installation frigorifique puisse fonctionner de façon rentable. Des pressions de condensation élevées provoquent une diminution de la puissance frigorifique et une augmentation de la puissance absorbée du compresseur ainsi que des pressions de condensation trop basses influencent le fonctionnement des détendeurs. L’approvisionnement en fluide frigorigène de l’évaporateur est perturbé.
La pression de condensation génère les effets suivants :
Effet des différents paramètres sur la pression de condensation
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