Conception d'un entrepôt frigirifique fonctionnant avec de … · Paramètres de calcul 80 5.3.3....

G1l1, 03~O

PROJET DE FIN D'ETUDESD WB DB LOBiano. DU DIPLIIB D'IIIGBilIBUR DB COBCBPTIO.

COBCEPTIOB D'UlI ERTREPOT FRIGORIFIQUEFOBCTlOIOlAllT AVEC DE L'ElRGIE SOLAIRE

PHOTOVOLTAIQUE.

!AUTEUR: )Ir PAPA T.AImAJrBA lI'DlAYB

NCADREUR: MrMAMADOU SARR

ENCADREUR: MI' I.\ULD~'IA

RE DU : Mr irA LKaIX

PFE de M PAPA TANDAKHA N'DIAYE, Diplme d'ingnieurde conception en Gnie lectromcanique, ESP centre de This

Df3DrCACf35

A MA MeRe R.OUCjUI BA...

A MON retee Feu AssANe N"DIAye

A Feu MON FReReALIOUNe BAPARA- N"DIA ye

A Mes FReReS er:SURS

A TOUS Mes AMIS.

Anne acadmique 2005/2006

PFE de M PAPA TANDAKHA N'DIAYE, Diplme d'ingnieurde conception en Gnie lectromcanique, ESP Centrede This

R5M5Rcr5M5NTS

Aprs avoir rendu grce Dieu, l'ternel soutien et pri sur le sceau des prophtes Mohamed

(PSL), je ne saurais au tenne de ce travail m'empcher d'adresser ma profonde gratitude

tous ceux qui de prs ou de loin, directement ou indirectement, de faon active ou mme

passive ont apport leurs contributions l'aboutissement du prsent PFE et l'dification de

ce que je deviens aujourd 'hui.

Je remercie tout particulirement:

Monsieur Mamadou SARR (Professeur l'ESP, mon directeur de projet),

Monsieur Paul DEMBA (Professeur l'ESP, codirecteur de projet),

Monsieur Fade) NIANG (Professeur l'ESP, membre du jury)

Monsieur Vincent SAMBOU (Professeur l'ESP, membre du jury)

pour leur encadrement, leur disponibilit, leurs conseils et leurs remarques pertinentes pour la

prennit de cet crit.

Je remercie galement:

Ma famille paternelle et maternelle.

Mon oncle Ibrahima N'DIAYE et sa famille.

Mon frre Balla N'DIAYE FALL et sa famille.

Toutes les familles qui ont voulu m'accueillir durant mon cursus scolaire et universitaire.

Mes frres, mes surs, mes amis, tout le personnel de l'ESP et du COUD.

Mention spciale mes camarades de promotion.

Anne acadmique 2005/2006 11

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Dans un contexte associant dveloppement et technologie; on est amen se rapprocher des

populations les plus ncessiteuses. Mais aussi l'nergie faisant parfois dfaut dans des

contres o son besoin se fait vraiment sentir, l'homme doit faire recours sa crativit pour

pallier ce vide.

Ce projet intitul Conception d'un entrept frigorifique fonctionnant avec de l'nergie

solaire photovoltaque est une contribution pour la promotion des nergies renouvelables,

la lutte contre le sous-dveloppement, l'exode rural et l'attnuation des dsquilibres sociaux

de plus en plus menaants.

En premier lieu, nous avons dimensionn l'entrept frigorifique aprs aVOIr nonc les

formules et les termes thoriques relatifs l'nergie.

Ensuite, l'obtention des besoins en lectricit, nous a perrrus de dimensionner les

composantes du systme solaire. Lors de ce dimensionnement un logiciel du nom de

RETScreen International donn gratuitement par le gouvernement canadien a t utilis.

Une tude financire serait, certes, souhaitable mais n'ayant pas les donnes escomptes, nous

n'avons finalement pas pu le faire.

L'entrept frigorifique en question est implant dans la zone de Diama ou environ. Diama est

un village situ 37 km de la ville de Saint-Louis, il abrite le barrage antisel de l'MVS.

Les activits dominantes de la population sont la pche, l'agriculture et le commerce. La

proximit du barrage a fait que la zone est trs riche en ressources halieutiques. Ainsi prs de

75% des jeunes sont des pcheurs et cela vient s'ajouter l'implantation de familles pcheurs

habitant le Walo. De ce fait la pche occupe une place prpondrante dans l'conomie du

village. Cependant l'obstacle crucial de l'activit est la conservation.

Force est de remarquer que la plupart des villages de la zone n'ont pas d'lectricit. Cet ainsi

que pour que toute la zone puisse tirer profit de cette tude, on a opt pour l'nergie solaire.

La pche est une activit fluctuante; il arrive des moments o la denre qui est le poisson se

fait trs rare et des moments d'abondance. L'entrept frigorifique jouera deux rles savoir:

./ En cas d'abondance, conserver le poisson jusqu' la venue des voitures frigorifiques

c'est--dire les clients.

./ En cas de manque, conserver du poisson achet Saint-Louis pour une vente en

quantit et qualit meilleures la population de la zone.

Anne acadmique 2005/2006 III

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TABLE DES MATIERES

Page

Ddicaces i

Remerciements .ii

Rsum .iii

Table des matires .iv

Listes des tableaux x

Listes des figures xii

Listes des abrviations xiii

Avant propos xiv

Partie A: Dimensionnement de l'entrept frigorifique 1

Introduction 2

Chapitre 1 : Gnralits 3

1. Modes de production du froid et applications : .3

2. La rfrigration 4

3. Quelques lments de physique .4

3.1. La temprature 4

3.2. La chaleur 5

3.2.1. Chaleur sensible et chaleur latente 5

3.2.2. Quantit de chaleur 6

3.3. La puissance 6

3.4. La pression 6

3.5. Le changement d'tat 7

3.5.1. Fusion et solidification 7

3.5.2. Vaporisation 8

3.5.3. Condensation 9

3.5.4. Sublimation 9

4. Les fluides frigorignes 9

5. Organes principaux d'une machine frigorifique 11

6. Dgivrage des vaporateurs 13

Anne acadmique 2005/2006 IV

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Chapitre II : Rappels thoriques 14

1. Transmission de chaleur 14

1.1. Transmission de chaleur par conduction 14

1.1.1. Conduction travers un mur homogne plan 14

1.1.2. Conduction travers un mur compos plan 15

1.2. Transmission de chaleur par rayonnement 16

1.3. Transmission de chaleur par convection 17

2. Coefficient global de transmission thermique 17

2.1. Cas d'un mur plan homogne .17

2.2 Cas d'une paroi plane compose : 18

3. Proprits gnrales des gaz 18

3.1. Caractristiques de l'air humide 18

3.1.1 Composition de l'air humide " 19

3.1.2. Varits d'air humide .19

3.2. Grandeurs caractristiques de l'air humide 20

3.2.1. La temprature sche 20

3.2.2. La temprature humide 20

3.2.3. La temprature de rose .21

3.2.4. La teneur en vapeur d'eau 21

3.2.5. L'humidit relative 21

3.2.6. L'enthalpie massique 22

3.2.7. Le volume massique 22

3.2.8 La densit 22

Chapitre III: Dispositions constructives de l'entrept frigorifique 23

1. Les paramtres environnementaux 23

2. Les paramtres internes 24

3. Dimensions et choix des constituants des parois 24

3.1. Coefficient de conductivit 25

3.2. Dtermination des paisseurs des isolants .26

3.2.1. Relation entre l'paisseur de l'isolant et la dperdition maximale K' 26

3.2.2. Conditions de temprature - 27

3.2.3. Epaisseurs des isolants 28

4. Dtermination des dimensions de l'entrept 30

Chapitre IV : Bilan frigorifique 32

Anne acadmique 2005/2006 v

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1. Calcul des charges thermiques externes 33

1.1. Quantit de chaleur journalire par transmission travers les parois (Qtr) 33

1.2. Quantit de chaleur journalire par renouvellement d'air (Qre) 33

1.3. Charges dues l'ouverture des portes (Qop) 34

2. Calcul des charges thenniques internes 34

2.1. Charges thermiques internes indpendantes des produits entreposs 34

2.1.1. Charge thermique due l'clairage (Qec) 34

2.1.2. Charge thermique due aux personnes (Qpe) 35

2.2. Charges dpendantes des produits entreposs 36

2.2.1. Charge due aux denres entrantes (Qde) 36

2.2.2. Charge thermique due aux moteurs des ventilateurs des vaporateurs 37

2.2.3. Charge thermique due aux rsistances de dgivrage .39

3. Contrle de la puissance frigorifique effective Qo de l'vaporateur .40

Chapitre V: Choix des quipements de l'installation frigorifique .41

1. Les vaporateurs 41

1.1. Evaporateurs dtente sche .41

1.2. Evaporateurs noys 41

1.3. Les vaporateurs air convection naturelle 42

1.4. Les vaporateurs air convection force .42

1.5. Dgivrage par rsistances lectriques .43

1.6. Choix de l'vaporateur 43

2. Les compresseurs et groupe de condensation .44

2.1. Les compresseurs hermtiques .44

2.2. Les compresseurs ouverts 44

2.3. Les compresseurs semi hermtiques ou semi ouverts 44

2.4. Notion de groupe de condensation .45

2.5. Choix du compresseur ou du groupe de condensation .45

3. Les condenseurs air 47

3.1. Les condenseurs air convection naturelle .47

3.2. Les condenseurs air convection force .48

3.3. Choix du condenseur 48

4. Les dtendeurs 48

4.1. Les tubes capillaires 49

4.2. Les dtendeurs thermostatiques .49

Anne acadmique 2005/2006 Vi

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4.2.1. Les dtendeurs thermostatiques galisation de pression interne .49

4.2.2. Les dtendeurs thermostatiques galisation de pression externe 51

4.2.3. Les dtendeurs lectroniques 52

4.3. Choix du dtendeur thermostatique 52

Chapitre VI : Organes annexes d'une machine frigorifique 54

1. Le rservoir de liquide 54

2. La bouteille anti-coup de liquide 54

3. Le sparateur d'huile 55

4. Le filtre deshydrateur 55

5. Les voyants 56

6. Eliminateur de vibration 56

7. Electrovanne 57

8. Les purgeurs d'incondensables 57

Conclusion partielle 58

Partie B : Dimensionnement de l'installation solaire 59

Introduction 60

Chapitre 1: Gnralits sur le rayonnement solaire 61

1. La ressource solaire 61

2. Le spectre solaire 61

3. La constante solaire 62

4. La masse atmosphrique 62

5. Les diffusions molculaire et par les arosols 63

6. Les composantes au sol du rayonnement solaire 63

Chapitre II : Le systme solaire photovoltaque 64

1. Le champ photovoltaque 65

1.1. La cellule ; 65

1.2. Le module 66

1.3. Le champ 66

2. Les batteries 67

3. Les rgulateurs 67

4. Les diodes 68

5. Les onduleurs 68

Chapitre III : Mthode de dimensionnement du systme solaire 69

1. Principes de calcul de l'nergie solaire 69

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1.1. La dclinaison 69

1.2. Les angles de reprage du soleil 69

1.3. Rayonnement extraterrestre et indice de clart 71

2. Calcul de l'ensoleillement sur un plan inclin 72

2.1. Calcul de l' ensoleillement horaire global et diffus 72

2.2. Calcul de l'ensoleillement horaire dans le plan du champ PV 74

2.3. Sommation 74

3. Modle du champ PV 74

3.1. Calcul du rendement moyen 74

3.2. Autres corrections 75

4. Modle en rseau 76

5. Modle hors rseau 76

5.1. Aperu gnral 76

5.2. Calcul de la charge lectrique 77

5.2.1. Demande quivalente en courant continu (CC) 77

5.2.2. Types de charges 77

5.3. Mthode du potentiel d'utilisation 78

5.3.1. Moyenne mensuelle du potentiel quotidien d'utilisation 78

5.3.2. Paramtres de calcul 80

5.3.3. Rpartition des quantits d'nergie 80

Chapitre IV : Dimensionnement du systme photovoltaque 82

1. Rayonnement et charge 82

1.1. Le rayonnement global direct 82

1.2. La charge 83

2. Calcul du rayonnement global solaire reu par une surface incline sur le site 84

3. Le gnrateur photovoltaque 84

3.1. Choix d'un module photovoltaque 85

3.2. Estimation de la puissance relle des modules : 85

3.3. Approximation du nombre total de modules 86

3.4. Le nombre de modules en srie 88

3.5. Le nombre de chanes en parallle 89

4. Dimensionnement des onduleurs 89

4.1. Choix des onduleurs pour la charge triphase 90

4.2. Choix d'un onduleur pour le dgivrage et les moteurs des ventilateurs 91

Anne acadmique 2005/2006 viii

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3.5. Le nombre de chanes en parallle 89

4. Dimensionnement des onduleurs 89

4.1. Choix des onduleurs pour la charge triphase 90

4.2. Choix d'un onduleur pour le dgivrage et les moteurs des ventilateurs 91

5. Dimensionnement du parc des batteries d'accumulateurs 91

5.1. Choix du type de batteries 91

5.2. Calcul du nombre de batteries ncessaires 91

Conclusion partielle 93

Partie C : Etude financire 94

Chapitre 1: Calcul des cots disponibles 95

1.1. Cots d'investissement de l'installation frigorifique 95

1.1.1. Cot de l'vaporateur choisi (Cev) 95

1.1.2. Cot du groupe de condensation choisi (Cgc) 95

1.2. Cots d'investissement de l'installation solaire 95

1.2.1. Cot des modules choisis (Cmod) 95

1.2.2. Cot des onduleurs (Cond) 96

1.2.3. Cot des batteries (Cbatt) 96

1.3. Total des cots notre disposition (CId) 96

Recommandations et perspectives 97

BIBLIOGRAPHIE 98

ANNEXES 100

Anne acadmique 2005/2006 IX

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LLstes otes tlilbLelilux

Tableau 1 : Donnes mtorologiques de Diama 23

Tableau 2 - Conservation du poisson xv

Tableau 3 - Rsistances thermiques superficielles l/h, et l/h, en m2.KJW des parois d'un

chambre froide xv

Tableau 4 : Coefficients de conductibilit thermique de quelques isolants utiliss pour les murs

des chambres froides xvi

Tableau 5 - Coefficient de transmission thermique K d'une paroi type sandwich compose

d'une me en mousse rigide de polyurthanne et de deux revtements mtalliques xvi

Tableau 6 - Coefficient de transmission thermique K d'une porte isolante de chambre froide

compose d'une me en mousse rigide de polyurthanne et de deux revtements

mtalliques xvi

Tableau 7 - Densit d'entreposage des poissons xvii

Tableau 8 - Coefficient d'occupation du sol d'une chambre froide en fonction du type

d'entreposage des marchandises xvii

Tableau 9 - Dimensions de la chambre froide 31

Tableau 10 - Quantit de chaleur dgage par unit de temps par une personne relativement

son activit dans une chambre froide ; xviii

Anne acadmique 2005/2006 x

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Tableau Il : Nombre et dure des priodes de dgivrage prvoir pour diffrentes chambres

froides xviii

Tableau 12: Caractristiques des vaporateurs cubiques FRIGA-BOHN de srie

MUC xix

Tableau 13 : Caractristiques des compresseurs pistons suivant les diffrentes associations

moteur - compresseurs. . .. . xx

Tableau 14 : Caractristiques d'un groupe de condensation MAXI-CLIMA de FRIGA-BOHN.

................. .. XXI

Tableau 15 : Le dtendeur thermostatique choisi (EXO-004) xxii

Tableau 16 : Caractristiques du module PV pour des technologies courantes xxiii

Tableau 17 : Caractristiques de la charge lectrique xxiii

Tableau 18 : Caractristiques des modules PHOTOWATT choisi xxiv

Tableau 19 : Caractristiques de l'onduleur SOLARGIE choisi xxv

Tableau 20 : Caractristiques des batteries choisies xxv

Tableau 21 : valuation de la ressource solaire et calcul de la charge RETScreen xxvi

Tableau 22 : Modle nergtique RETScreen xxvii

Anne acadmique 2005/2006 Xl

http:................

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LLstes o!es -fig ures

Figure 1.1 : Les diffrents changements d'tat de la matire 7

Figure 1.2: Schma de base d'une machine frigorifique 11

Figure 2.1 : Conduction travers un mur homogne plan 15

Figure 2.2 : Conduction travers un mur compos plan 16

Figure 3.1 : Le diagramme de MOLLIER xxviii

Figure 5.1 : Dtendeur thermostatique galisation de pression interne 50

Figure 7.1 : Rpartition spectrale du rayonnement solaire hors atmosphre 61

Figure 8.1 : Schma d'un systme solaire photovoltaque 64

Figure 8.2 : Fonctionnement d'une cellule photovoltaque 65

Figure 8.3 : Notions de cellule, de module et de panneau photovoltaques 67

Figure 9.1 : Reprage de la position du soleil 70

Figure 10.1 : Caractristiques et nombre de modules PW 6~230 selon RETScreen 88

Figure 10.2 : Couplage de 3 onduleurs pour l'obtention du courant triphas 90

Anne acadmique 2005/2006 Xll

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LLstes ~es ~byVL~tLov\'s

O.M.V.S. Organisation pour la Mise en Valeur du Fleuve

Sngal

PV Photovoltaque

SR Sous refroidissement

FF Fluide frigorigne

Anne acadmique 2005/2006 X111

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AVANT-PR.OPOS

L'Ecole Suprieure Polytechnique est un tablissement qui regroupe, depuis la rforme de

1994, l'ex E.N.S.U.T., l'ex E.P.T., l'ex E.N.S.EP.T.

Elle est rattache l'Universit Cheikh Anta Diop de Dakar et comporte deux centres: le

centre de Dakar et le centre de This.

L'ESP est constitue de cinq dpartements rpartis dans les deux centres comme suit:

Centre de Dakar:

~ Dpartement du Gnie Chimique;

~ Dpartement du Gnie Civil (formation continue) ;

~ Dpartement du Gnie Electrique;

~ Dpartement du Gnie Informatique;

~ Dpartement du Gnie Mcanique (D.U.T.) ;

Centre de This:

~ Dpartement du Gnie Civil (D.U.T., DJ.C.) ;

~ Dpartement du Gnie Mcanique (DJ.C.).

L'ESP a pour vocation la formation de techniciens suprieurs (D.U.T.), d'ingnieurs

technologues (D.LT.) et d'ingnieurs de conception (D.LC.) mais aussi la recherche travers

un troisime cycle. Les dures de formation sont de deux ans pour le D.U.T., de quatre ans en

formation continue D.LT. et de trois ans pour le D.LC.

A la fin du cycle d'ingnieur de conception, l'lve ingnieur est appel mener un projet de

fin d'tudes, dont celui-ci, sous la direction de ses professeurs et ventuellement des

personnes extrieures. Ce projet lui permettrait de mettre en application les diffrentes

connaissances thoriques et pratiques acquises lors de son cycle.

Anne acadmique 2005/2006 xiv

PFE de Mr PAPA TANDAKHA N'DlAYE, Diplmed'Ingnieurde conception en Gnie lectromcanique, ESP Centrede This

PARTIE A: DIMENSIONNEMENT DE L'ENTREPOT FRIGORIFIQUE

Anne acadmique 2005/2006

PFE de Mr PAPA TANDAKHA N'D/AYE, Diplme d'ingnieurde conception en Gnie lectromcanique, ESP Centrede This

INTRODUCTION

Le froid trouve de nombreuses applications dans des domaines trs varis parmi eux on peut

citer: les industries agro-alimentaires, la mdecine, la climatisation, la ptrolochimie, etc.

Cependant c'est dans le domaine alimentaire que le froid occupe une place prpondrante car il

permet de limiter les gaspillages et de prolonger la dure de conservation des produits; ce qui

permet un largissement des changes.

Force est de constater que dans les pays chauds, une part non ngligeable des denres

alimentaires disponibles se perd entre le moment de la production et celui de la consommation.

Ainsi, dans le domaine alimentaire, l'objectif du froid est de maintenir la qualit originale des

produits en limitant ou en supprimant les altrations lies au dveloppement des

microorganismes, altrations trs rapides dans les pays chauds cause des conditions climatiques

(temprature, humidit relative) qui sont favorables la prolifration des bactries, levures et

moisissures.

Anneacadmique 2005/2006 2

PFE de Mr PAPA TANDAKHA N'DIAYE, Diplmed'ingnieur de conceptionen Gnie lectromcanique, ESP Centre de This

Chapitre 1 : Gnralits

1. Modes de production du froid et applications

La production du froid qui consiste absorber la chaleur contenue dans un milieu peut tre

obtenue suivant plusieurs modes. De mme, les applications du froid sont trs varies.

Parmi les diffrents modes de production du froid, on peut citer:

./ la dtente d'un gaz comprim

./ la dissolution de certains sels

./ la vaporisation d'un liquide en circuit ferm

La dtente d'un gaz comprim repose sur le principe de l'abaissement de la temprature d'un

fluide lors de sa dtente.

La dissolution d'un sel dans l'eau provoque un abaissement de la temprature de la solution. Ce

n'est pas un phnomne trs utilis dans l'industrie frigorifique cause de la ncessit de

vaporisation ultrieure de l'eau (rcupration du sel).

Par exemple, le mlange de neige (4 parties) et de potasse (3 parties) fait baisser la temprature

de la solution de OC -40C.

La vaporisation d'un liquide permet de produire du froid par l'absorption de la chaleur travers

un changeur, la vapeur produite tant ultrieurement liqufie dans un autre changeur, le fluide

dcrit ainsi un cycle au sein d'une machine fonctionnant de manire continue.

Les machines utilisant ce principe peuvent tre regroupes en deux grandes familles que sont les

machines compression mcanique et les machines absorption.

La production de froid pour les besoins domestiques, commerciaux et industriels ncessitent

l'utilisation d'un dispositif capable d'extraire de la chaleur dans le milieu refroidir pour la

rejeter dans un milieu dit extrieur, ce dispositif qui obit ncessairement au second principe de

la thermodynamique est appel machine frigorifique ..


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2. La rfrigration

La rfrigration consiste au maintien artificiel d'un produit en dessous de sa temprature

ambiante une temprature optimum pour sa conservation et ce au dessus de son point de

conglation (temprature suprieure la temprature de conglation commerante ou

temprature cryoscopique). Pratiquement la temprature minimale en rfrigration est de Oe.

La dure de conservation est toujours limite, elle est fonction de la nature du produit et de la

temprature laquelle elle est conserve.

La rfrigration freine les phnomnes vitaux des tissus vivants, tels que ceux des fruits et

lgumes et des tissus morts (viandes, poissons)en ralentissant les mtabolismes biochimiques.

Elle va ralentir considrablement l'volution microbienne et les consquences de celle-ci

(putrfaction, toxines, ... ).

Pour. les produits morts tels que les viandes et les poissons, la dure pratique de conservation est

d'une quatre semaines une temprature de OC (temprature assurant la conservation la plus

prolonge en rfrigration) quelque soit le produit. Pour viter le dveloppement de bactries

pathognes, la temprature doit rester infrieure 4e.

3. Quelques lments de physique

3.1. La temprature

La temprature caractrise le niveau auquel la chaleur se trouve dans un corps permettant ainsi

de dire qu'un corps est plus ou moins chaud qu'un autre; Dans le systme international (S.!), les

tempratures sont exprimes en "C (degrs Celsius) mais dans la littrature, on rencontre les

degrs Fahrenheit (OF) et les Kelvin (K).

Conversion entre les diffrentes units de tempratures

La liqufaction par compression d'un gaz ou d'une vapeur n'est plus possible au-del d'une

temprature limite, quelle que soit la pression exerce sur le gaz ou la vapeur: cette temprature

limite a reu le nom de temprature critique.

Anneeacademique 2005/2006 4

PFE de Mr PAPA TANDAKHA N'DIAYE, Diplmed'ingnieurde conception en Gnie iectromcanlque, ESP Centrede This

Exemple: Rl3 :28,8C ; R23 :25,9C ; CO2 :31-c.Rl34a :100,6C; R12 :112C ; R152a :113,5C

3.2. La chaleur

R502 :82,2C ;

La chaleur est une forme d'nergie qui va d'un point chaud vers un point froid. C'est la sensation

perue par nos organes de sens lorsque nous sommes placs devant un corps incandescent par

exemple.

L'unit lgale de chaleur est le Joule (1) mais la kcal (kilocalorie) est galement utilise.

Une kcal est la quantit de chaleur qu'il faut fournir 1 kg d'eau pour augmenter sa temprature

de 1C.

Conversion d'units

1 kcal = 4,185 kJ = -1 Fg (Frigorie)

1 BTU = 1,053 kJ, 1 thermie (Th) = 1000 kcal

B.T.U = British Thermal Unit

3.2.1. Chaleur sensible et chaleur latente

Un corps (ou une substance) peut recevoir ou fournir de la chaleur sous deux formes diffrentes.

~ Sous forme sensible

L'absorption de chaleur sous cette forme se manifeste par une lvation de la temprature du

corps rcepteur; si le corps a, au contraire, fourni de la chaleur sa temprature s'abaisse.

Absorption ou fourniture de chaleur ne provoquent pas de modification d'tat physique du corps,

et la variation de temprature est fonction de la quantit de chaleur change et d'une

caractristique physique propre chaque corps: sa chaleur massique.

~ Sous forme latente

L'absorption de chaleur par un corps sous cette forrne ou la fourniture de chaleur par ce corps se

caractrise par une constance de la temprature du corps et par son changement d'tat physique.

Anne acadmique 200512006 5

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3.2.2. Quantit de chaleur

La quantit de chaleur fournir ou soustraire un corps est proportionnelle :

la masse du corps,

la variation de temprature qu'il a subi,

sa chaleur massique.

D'o la formule gnrale donnant la quantit de chaleur change:

(1.1 )

3.3. La puissance

La puissance est le rapport de l'nergie fournie ou absorbe sur l'unit de temps. L'unit lgale

est le Watt (W).

Conversion d'units

1 kW = 860 kcal/h

3.4. La pression

1 kcal/h = -1 Fg/h = 1,163 W 1 CV = 736 W

L'unit lgale de la pression est le Pascal (Pa) qui est gal la pression uniforme exerce par une

force de 1 N (Newton) sur une surface de 1 m2. L'unit de pression couramment utilise par les

frigoristes est le Bar.

Conversion d'units

1 Bar = 105 Pa = 1,02 kg/m- = 0,986 atm = 750 mmHg = 10,2 mCE = 14, 54 PSI.

PSI: Pound per Square Inch (Livre par Pouce carr)

Alme acadmique 200512006 6

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3.5. Le changement d'tat

La matrise de deux tats de la matire que sont la phase liquide et la phase vapeur est

primordiale en froid.

Le changement d'tat se dfinit comme la phase de transformation d'une phase vers une autre

phase,

La figure 1.1 donne les diffrents changements d'tat possibles de la matire

f[. Solide J

Fusion

Solidification ~

Sublimation

Vaporisation

Condensation

Figure 1.1 : Les diffrents changements d'tat de la matire

3.5.1. Fusion et solidification

La fusion est le passage d'un corps de l'tat solide l'tat liquide sous l'action de la chaleur.

La solidification est la transformation inverse, par refroidissement.

Lois de la fusion et de la solidification

1. Sous une mme pression la temprature de fusion et la temprature de solidification d'un

corps sont identiques.

f! =es

C'est une caractristique physique du corps.

Anneeacademique 200512006 7

1 ._.

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2. Sous une mme pression, cette temprature reste constante tout le temps du changement

d'tat et pendant le changement d'tat, il y'a variation de volume.

3.5.2. Vaporisation

C'est le passage d'un corps de l'tat liquide l'tat gazeux. Elle peut se faire par vaporation ou

par bullition.

~ Evaporation

C'est la formation de vapeur la surface libre d'un liquide. Elle est d'autant plus rapide que:

la temprature est leve,

la surface libre du liquide est grande,

l'atmosphre est sche et renouvele,

la pression est basse,

la tension de la vapeur saturante du liquide est leve.

~ Ebullition

C'est la vaporisation rapide d'un liquide avec formation de bulles de vapeur en son sein.

Lois de l'bullition

1. Sous une mme pression, un liquide commence toujours bouillir la mme temprature.

2. Pendant toute la dure de l'bullition, la temprature reste constante si la pression elle-mme

reste constante.

3. La tension de vapeur saturante de la vapeur mise est gale la pression supporte par le

liquide.


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Point normal d'bullition

C'est la temprature d'bullition sous la pression atmosphrique normale.

Exemple: Eau: IOOC ; Rl2 :-30C ; NH3 :-33,SoC ; R22 :-40,goC .

Si l'on veut abaisser la temprature d'bullition, il faut abaisser la pression supporte par le

liquide en bullition. Inversement, si l'on veut lever la temprature d'bullition, il faut

augmenter cette pression.

3.5.3. Condensation

C'est le passage de l'tat gazeux l'tat liquide. On obtient la condensation de la vapeur par

deux moyens:

1. Par compression jusqu' la pression correspondant -la tension de vapeur saturante du fluide

la temprature considre.

2. Fur refroidissement jusqu' la temprature correspondant la tension de vapeur saturante du

fluide considr.

3.5.4. Sublimation

C'est le passage de l'tat solide l'tat gazeux, sans passer par l'tat liquide. Cette proprit

n'appartient qu' certains corps. Ce phnomne se produit pression constante une

temprature bien dtermine.

Exemples: la neige carbonique, l'iode, le camphre, la glace.

4. Les fluides frigorignes

Le fluide frigorigne permet les changes de chaleur dans un systme frigorifique par ses

changements d'tat que sont l'vaporation et la condensation.

Il peut se dfinir comme une substance chimique dont la temprature d'vaporation la pression

atmosphrique est infrieure la temprature ambiante, autrement dit le fluide frigorigne doit

tre liquide cette ambiance. Par temprature ambiante, il faut comprendre l'ambiance ou le

milieu refroidir.

Anneeacademique 200512006 9

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Il est important pour un fluide frigorigne d'avoir une temprature d'vaporation peu leve pour

que le changement d'tat soit ralisable. Le changement d'tat s'effectue temprature et

pression constantes et c'est durant cette phase que la quantit de chaleur absorbe ou rejete est

la plus importante.

Le fluide frigorigne tant un medium qui sert vacuer de la chaleur possde des

caractristiques physiques, thermodynamiques et chimiques.

Il doit possder les proprits requises d'un bon fluide frigorigne que sont:

ne pas dtruire la couche d'ozone

avoir un faible potentiel d'effet de serre

avoir une grande chaleur latente de vaporisation

avoir un point d'bullition sous la pression atmosphrique suffisamment bas compte tenu des

conditions de fonctionnement dsires (de sorte que la temprature d'vaporation soit toujours

un niveau plus lev que la temprature correspondant la pression atmosphrique)

avoir une temprature critique leve (de sorte que la temprature de condensation dans les

conditions d'utilisation soit bien infrieure cette temprature critique)

avoir un faible rapport de compression, c'est dire faible rapport entre les pressions de

refoulement et d'aspiration

avoir un faible volume massique de la vapeur sature rendant possible l'utilisation d'un

compresseur et de tuyauteries de dimensions rduites

ne pas avoir d'action sur le lubrifiant (huile) employ conjointement

tre non toxique et sans effet sur la sant du personnel

tre non inflammable et non explosif en mlange avec l'air,

tre non corrosif, pas d'action sur les mtaux constituants le circuit, pas d'action sur les joints

sans odeur ou n'ayant qu'une odeur non dsagrable'

sans action sur les denres conserver

tre d'un cot peu lev et d'un approvisionnement facile

fuites faciles dtecter et localiser par mthode visuelle

Il faut bien comprendre qu'aucun des fluides utiliss ne possde l'ensemble de ces qualits.

Donc en fonction des applications, certaines de ces qualits seront privilgier au dtriment des

autres.

Anneacadmique 200512006 10

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5. Organes principaux d'une machine frigorifique

Nous avons opt pour le systme solaire photovoltaque. La machine frigorifique la plus

adquate pour ce systme et la machine compression, elle est compose de 4 organes

principaux que sont:

le compresseur

le condenseur

le dtendeur

l'vaporateur

Le fluide frigorigne dcrit un cycle ferm en quatre phases travers le circuit constitu des

organes principaux:

la compression du fluide gazeux

la condensation du fluide gazeux

la dtente du fluide liquide

la vaporisation du fluide liquide (production du froid)

itr chaud

seur

r~ .JO t~ - - . .. 1 ;( , 1

\ ~ 11: ,

\ 1 1.. condenporeteur(

eva

detendeurair froId

compresseur

Figure 1.2 : Schma de base d'une machine frigorifique.


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Le compresseur aspire le fluide frigorigne gazeux ( bas niveau de temprature et de pression)

issu de l'vaporateur, le comprime un niveau plus haut de temprature et de pression puis le

refoule vers le condenseur.

Le condenseur est un changeur de chaleur qui va permettre l'vacuation de la chaleur contenue

dans le fluide frigorigne gazeux issu du compresseur en le liqufiant. Cette condensation

(liqufaction) est obtenue par le refroidissement du fluide frigorigne gazeux pression

constante par un mdium qui peut tre de l'eau ou de l'air.

Cette vacuation de chaleur s l effectue en trois tapes:

la dsurchauffe des vapeurs de fluide frigorigne (vacuation par chaleur sensible)

la condensation des vapeurs (vacuation par chaleur latente - tape principale)

le sous refroidissement du fluide frigorigne liquide (vacuation par chaleur sensible)

Le dtendeur permet de rduire la pression du fluide frigorigne liquide (cration de pertes de

charge) issu du condenseur avant son introduction dans l'vaporateur dans le but de permettre sa

vaporisation basse temprature dans l'vaporateur.

Il rgule aussi la quantit de fluide frigorigne liquide arrivant l'vaporateur en fonction des

besoins de "froid".

L'vaporateur est un changeur de chaleur dans lequel le fluide frigorigne liquide bas niveau

de temprature et de pression va absorber la chaleur du milieu refroidir (air ou eau) pression

constante devenant ainsi gazeux.

Cette absorption de chaleur s'effectue en deux tapes:

l'vaporation du fluide frigorigne liquide (aspiration de chaleur latente)

la surchauffe des vapeurs issues de l'vaporation du fluide frigorigne liquide (aspiration de

chaleur sensible)

Ce fluide frigorigne gazeux est nouveau absorb par le compresseur et le cycle reprend.


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6. Dgivrage des vaporateurs

Lorsque la temprature superficielle de la section d'change (tubes ailettes) des vaporateurs

est infrieure ou gale OC, il y'a formation de givre qui va entraner une diminution

importantes des changes thermiques d'o la ncessit des oprations de dgivrage.

Il existe plusieurs techniques de dgivrage:

dgivrage par circulation d'air ambiant

dgivrage l'eau

dgivrage la saumure

dgivrage par rsistances lectriques

dgivrage par gaz chauds


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Chapitre II : Rappels thoriques

1. Transmission de chaleur

Lorsque deux corps sont en prsence, la chaleur va toujours du corps chaud au corps froid,

l'change de chaleur ne cessant que lorsque les deux corps sont la mme temprature.

La chaleur peut se transmettre d'un corps un autre par 3 modes de transmission diffrents

savoir par conduction, par rayonnement et par convection.

1.1. Transmission de chaleur par conduction

La transmission de chaleur par conduction a lieu dans un seul et mme corps lorsque ses parties

prsentent des tempratures diffrentes, ou d'un corps un autre si ses deux corps ayant des

tempratures diffrentes sont en contact.

Il y'a des corps bon conducteur de chaleur, par exemple: le cuivre, l'argent, l'aluminium etc.,

et des corps mauvais conducteur de chaleur appels calorifuges ou isolants tels que le bois, le

lige, le polystyrne, le polyurthanne, etc.

La capacit de conduction de la chaleur est suppose constante pour chaque matriau en froid.

Elle est reprsente par un coefficient J.. , appel coefficient de conductivit thermique.

1.1.1. Conduction travers un mur homogne plan

La loi de FOURIER pour la conduction travers un mur plan homogne d'paisseur e (en

rgime permanent), en admettant indpendant de la temprature, s'nonce comme suit:

deCP=-*-

dx(2.1)

: Coefficient de conductivit thermique du matriau W.m-I0c- I ou W.m-1X-1

cp : Flux thermique unitaire en W/m 2

de :Gradient de temprature travers le mur, voir figure 2.1.dx


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e

Figure 2.1 : Conduction travers un mur homogne plan

Ainsi par intgration on a :

(2.2)

rjJ : Flux de chaleur ou puissance en W

e : paisseur du mur en mm

A : Surface du mur en m2

t::,B : Diffrence de temprature entre les deux faces du mur en OC ou en K

1.1.2. Conduction travers un mur compos plan

Pour un mur compos, la relation s'crit comme suit:

(2.3)

,1,1 , ,1,2 , ,1,3 ,.. Coefficients de conductivit thermique des diffrents matriaux

el ,e2 , e3 ". paisseurs des diffrents matriaux

t::,B =(BI-B2) Diffrence de temprature entre les deux faces extrmes du mur


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es e4 e3 e2 1 eli

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1.3. Transmission de chaleur par convection

Ce mode de transmission est propre aux liquides et aux gaz. Le medium (liquide ou gaz) entre en

mouvement par diffrence de densit, les parties chaudes tant plus lgres et vhiculant la

chaleur.

Comme pour les autres modes de transmission de chaleur, ce mode a un coefficient connu sous

le nom de coefficient de convection. Il est not par he .

La puissance thermique change par convection s'nonce comme suit:

(2.5)

he : Coefficient de convection thermique W.m-Z,K-I ou W.m-z.0C-'

2. Coefficient global de transmission thermique

Ce coefficient est not K, elle a pour unit W.m-Z,K-l ou W.m-Z.0C- I . Elle englobe tous les

coefficients cits prcdemment.

Etant donn que dans la ralit, les trois modes de transmission agissent ensemble, ce coefficient

permet de calculer la quantit chaleur change dans sa globalit.

2.1 Cas d'un mur plan homogne

Dans ce cas:

et

Pour les calculs pratiques, convection et rayonnement sont gnralement groups en un

coefficient de transmission de surface h, interne (hi) ou externe (he).


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Le coefficient global K est dfini comme:

1K = 1 e 1

-+-+-hi he

soitIle 1-=-+-+-K hi he

(2.6)

2.2. Cas d'une paroi plane compose

On a la relation suivante:

rp = 1 i=n e. 1-+L-+-hi i=l i he

soit

Dans ce cas le coefficient K est dfini de la faon suivante:

1 1 ;=n e. 1-=-+L-+-K hi i=1 i he

ou K = 11 i=n e. 1-+L-+-hi i=1 i he

(2.7)

3. Proprits gnrales des gaz

Les gaz sont lastiques, c'est--dire expansibles et compressibles. Ils transmettent intgralement

et dans tous les sens les pressions qu'on leur fait subir.

D'aprs la loi de MARIOTTE, temprature constante le volume occup par une masse gazeuse

est inversement proportionnel la pression qu'elle supporte.

L'tat d'un gaz n'est pas seulement dtermin par sa temprature mais aussi par deux autres

paraihtres qui sont sa pression et son volume. Ces trois paramtres que sont la tempr.iture (T),

le volume (V) et la pression (P) constituent ce qu'on appelle des variables d'tat.


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3.1. Caractristiques de l'air humide

3.1.1. Composition de l'air humide

L'air atmosphrique est constitu:

1. d'un mlange de nombreux gaz parmi lesquels on distingue:

l'azote N2= 78% en volume du mlange

l'oxygne O2= 21%

l gaz carbonique CO2= 0,03% les gaz rares = 0,97%

Ce mlange de gaz a une composition peu prs constante autour de la plante.

2. de vapeur d'eau facilement condensable et dont la proportion est largement variable

3. d'impurets

La vapeur d'eau a une importance considrable en froid et climatisation. En ralit l'air sec

n'existe pas dans la nature; l'air contient toujours une certaine quanti t de vapeur d'eau, mais

pour les calculs de ventilation et de climatisation, on se rfre souvent au kg ou m3 d'air sec.

L'air humide est caractris par un mlange compos d'air sec et de vapeur d'eau.

Chacun des constituants d'air humide est caractris par sa pression partielle dans le mlange, de

sorte que l'on peut crire, si p est la pression totale de l'air humide:

p =pa + P:

pa : Pression partielle de l'air sec

p. : Pression partielle de la vapeur d'eau

3.1.2. Varits de l'air humide

A une pression et une temprature constante, il correspond une infinit de varits d'air humide,

dfinies chacune par sa teneur en vapeur d'eau. Toutes les varits d'air humide susceptibles

d'tre rencontres se situent entre deux varits extrmes: l'air sec c'est--dire totalement


1-

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exempt de vapeur d'eau, et l'air satur, qui renferme la quantit maximale de vapeur d'eau qu'il

lui est possible de contenir dans les conditions de pression et de temprature o il se trouve.

Dans un air humide non satur, la vapeur d'eau en mlange avec l'air sec se trouve l'tat

surchauff; dans l'air satur (de vapeur d'eau) elle est l'tat de vapeur saturante.

Dans l'air satur la pression partielle de la vapeur d'eau est gale la pression maximale de la

vapeur saturante la temprature considre.

3.2. Grandeurs caractristiques de l'air humide

Les grandeurs caractristiques de l'air humide sont:

La temprature sche Boe

La temprature humide BhoC

La temprature de rose ou point de rose BroC

La teneur en vapeur d'eau ca en kg/kg. as

L'humidit relative cp en %

L'enthalpie massique h en kJ/kg

Le volume massique v en 111 3/kg

La masse volumique p en kg/rn '

3.2.1. La temprature

C'est la temprature repre et lue sur un thermomtre ordinaire agit dans l'air, l'ombre et

l'abri de tout rayonnement thermique. On l'appelle aussi temprature usuelle ou temprature de

bulbe sec.

3.2.2 La temprature humide

C'est la temprature qu'indiquerait un thermomtre ordinaire dont le bulbe serait recouvert de

gaze sature d'eau place dans un flux d'air suffisamment rapide pour amener sans cesse de l'air

frais sur cette mche de gaze. Dans ces conditions l'air au voisinage de la gaze est amen

saturation par un apport d'eau suivant une volution adiabatique - au niveau de la gaze et de l'air

environnant les changes de chaleur ont lieu uniquement entre l'eau et l'air.

,, \.:i 1

Anne acadmique2005/2006 20

3.2.3. La temprature de rose

La temprature de rose est la temprature laquelle l'air humide refroidi lentement la mme

pression arrive saturation. A cette temprature, un refroidissement de l'air, aussi faible soit-il

provoque l'apparition de brouillard qui se dpose sous forme de rose sur les objets

environnants.

3.2.4. La teneur en vapeur d'eau

On appelle humidit absolue ou teneur en vapeur d'eau, le rapport de la masse de vapeur d'eau

la masse d'air sec contenu dans un mme volume quelconque d'air humide. Ainsi:

ml'0)=-

ma(2.8)

ml' : masse de vapeur d'eau dans l'air humide considr'

ma : masse d'air sec dans l'air humide considr

( indique la masse en kilogrammes de vapeur d'eau par kg d'air sec.

3.2.5 L'humidit relative

L'humidit relative ou degr hygromtrique cp est le pourcentage de la quantit de vapeur d'eau

contenue dans l'air par rapport la quantit de vapeur d'eau contenue dans l'air satur la mme

temprature.

Donc qJ est donn par le rapport :

ml'cp=-

m(2.9)

m; : masse de vapeur d'eau dans l'air humide satur

Mais comme le rapport de masse d'un gaz est gal au rapport de pression, le degr

hygromtrique peut se dterminer par la relation:

pl'cp=-

p-.(2.10)

pvs : pression partielle de la vapeur d'eau dans l'air satur.


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3.2.6. L'enthalpie massique

L'enthalpie massique est la chaleur totale dans l'unit d'air humide Boe. Elle est gale la

somme des chaleurs hs, des kilogrammes d'air sec et h, de la masse m- de vapeur d'eau pour un

air ne contenant de l'eau que sous forme de vapeur.

Connaissant f)C et rp, on peut dduire h par l'intermdiaire du diagramme de MOLLIER voir

annexe B.

3.2.7. Le volume massique

C'est l'inverse de la masse volumique qui est gale la somme des masses mv de la vapeur

d'eau et ma de l'air contenu dans 1 m3 d'air humide.

3.2.8. La densit

C'est le rapport de la masse volumique d'un corps cene d'un autre corps pris comme corps de

rfrence. Pour les solides et les liquides, le corps de rfrence est l'eau. Pour les corps gazeux le

corps de rfrence est l'air.

La masse volumique de l'air varie en fonction de la temprature par la relation:

p= poo

1+-273

(2.11)

avec po =1,293 kg/m 3 et Boe


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Chapitre III : Dispositions constructives de l'entrept frigorifique

Le dimensionnement d'un entrept frigorifique dpend en grande partie des paramtres externes

ou environnementaux et des paramtres internes.

1. Les paramtres environnementaux

Les paramtres environnementaux dpendent de la gographie c'est--dire de la latitude et de la

longitude du lieu considr.

La zone d'implantation du projet en l'occurrence Diama est situe 16,217 de latitude nord et

16,400 de longitude Ouest.

Les donnes concernant cette zone sont prsentes dans le tableau ci-dessous.

AVERAGE TEMPERATURE (oC)

Lat.

16,217

Long.

16,400

Jan. Feb. Mar. Apr. May. Jun. Jul. Aug. Sept. Oct. Nov. Dec. Annual

average

10-year 20.1 22.0 27.7

average

31.8 34.2 33.7 31.3 30.4 31.2 29.3 26.1 22.4 28.4

AVERAGE ATMOSPHERIC pRESSURE(~a)

Tableau 1 : Donnes mtorologiques de Diama [1]

97.0

27

La temprature maximale moyenne annuelle est de 34,2 "C donc pour le dimensionnement on

adoptera Be = 35C.

Le degr hygromtrique maximal est de 46 % selon le tableau l, pour les cale uls nous

prenons

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La connaissance de Be et de e nous permet de lire sur le diagramme de Mollier (annexe B)

l'enthalpie massique Ainsi on a he == 82kJ/kg.

2. Les paramtres internes

La chambre froide aura pour but de conserver une masse de 2 tonnes de poisson par jour. Le

produit sera entrepos dans des caisses et la hauteur de gerbage sera de 1,5 m. La dure

d'entreposage sera de 22 heures. La manutention sera manuelle. L'entrept sera construire et la

salle des machines sera l'cart.

Les denres seront introduites avec une temprature correspondant la temprature ambiante.

La temprature de consigne sera de OC, concernant le degr hygromtrique tpi = 90% (voir

tableau 2 annexes des tableaux).

D'aprs le diagramme de Mollier, Bi == ooe et tpi == 90%

3. Dimensions et choix des constituants des parois

hi == 7,5 kJ/kg

Les parois frigorifiques sont constitues d'isolants. La loi de Fourier, dfinissant la transmission

de chaleur travers une paroi, s'applique bien entendu au cas particulier de l'isolation

frigorifique.

La chaleur se transmet entre deux milieux de tempratures diffrentes, en quantit variable, mais

jamais nulles.

Comme prcite ci dessus cette transmission s'effectue de trois faons savoir par conduction,

rayonnement et convection.

L'influence globale de la convection et du rayonnement, dans le cas d'une paroi isole, est assez

faible par rapport celle de la conduction.

Isoler une paroi consiste donc essentiellement rduire dans de trs grandes proportions la

transmission par conduction en interposant une couche isolante.

De l'ensemble des 3 facteurs de transmission, rsulte le flux thermique entre les deux

milieux.

Ce flux thermique est constant, pour un !1B constant, et les quantits de chaleur transmise du

milieu interne la paroi, travers la paroi, de la paroi au milieu externe sont les mmes.


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Le flux thermique n'est jamais nul entre des milieux de tempratures diffrentes. L'isolation,

quelle que soit son paisseur, a pour effet de l'affaiblir dans une trs grande mesure, mais non de

l'arrter compltement.

L'inverse des coefficients de transmission de surface interne et externe appel rsistances

thermiques superficielles nous est donne par le tableau 3 (annexe A). Celles internes dpendent

du type de ventilation et les rsistances thermiques superficielles externes dpendent de

l'ambiance extrieure en contact avec la chambre froide.

3.1. Coefficient de conductivit

Le pouvoir isolant d'un matriau est dfini par son coefficient de conductivit .. Sa valeur varie

considrablement suivant les matriaux. Cependant la valeur retenir est celle pratique

obtenue en majorant le . thorique donn par le fabricant pour tenir compte:

du manque d'homognit de certains isolants;

des tolrances et erreurs de mesure sur chantillons;

cl:l vieillissement et d'une lgre humidification;

des joints et imperfection de pose;

des ponts thermiques invitables: fixations (mme semi isolantes, btis de portes, etc..)

Suivant les matriaux, la dimension des panneaux, les conditions de mise en uvre, la

majoration applique sur . thorique pour obtenir le coefficient pratique, moyen d'une isolation

pose, peut tre de la 20 pour cent.Le tableau 4 (annexe A) nous donne les coefficients de conductibilit thermique de quelques

isolants utiliss pour les murs des chambres froides.

Il existe un isolant prfabriqu connu sous le nom de isolant de type sandwich compose d'une

me en mousse polyurthanne et de deux revtements mtalliques .

Pour uniformiser la constitution des parois de notre chambre froide et faciliter ainsi sa

construction; on a pris pour toutes les parois, la porte et les planchers cet isolant prfabriqu.

L'me de cet isolant tant en mousse de polyurthanne, il a pour coefficient de conductivit:

isoJ = 0,024

isolp = 0,029

W.m-I.K- 1

W.m-I.K- 1

. isolp reprsente le coefficient de conductivit majore de 20%


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3.2. Dtermination des paisseurs des isolants

Le choix d'un ou de plusieurs matriaux isolants tant fait, plusieurs facteurs entrent en ligne de

compte pour dterminer la ou les paisseurs convenables. Tous ces facteurs sont lis d'une faon

ou d'une autre aux ambiances extrieure et intrieure. Cependant le facteur dominant est la

dperdition.

En gnral, les paisseurs sont calcules en fonction d'une dperdition maximum admise sous

forme d'un flux thermique surfacique ou d'un coefficient de transmission thermique impos KI.

L'importance relative de cette dperdition dans le bilan frigorifique dpend du genre

d'installation.

Pour un avant projet, on peut fixer un flux thermique surfacique identique pour toutes les parois

et de valeur comprise entre 6 et 12 W/m2. Elle est fixe 8 W/m2 pour les chambres froides

positives.

K' = 8 W/m2 [3]

3.2.1 Relation entre l'paisseur de l'isolant et la dperdition maximale K'

La chaleur travers une paroi s'exprime par:

Q=K*S*t1B ou

Q = K'.s ainsi

K'=K*l:!.e

En ngligeant les coefficients de transmission de surface et en considrant l'isolant seulement on

a:

K = AisolpE

d K' isolp * I:!.B

one =----E

EAisolp */). B

et =----K'

(3.1 )

E = paisseur de l'isolant utiliser


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3.2.2. Conditions de temprature

Elles sont caractrises par le terme ~e. Les paisseurs sont calcules par un ~e maximum

compte tenu des tempratures extrieures les plus leves, mme si elles ne doivent exister que

quelques jours par an. Comme susmentionn:

Pour plus de clart, nous utilisons des indices pour le plancher haut, le plancher bas et les parois

verticales. C'est ainsi que 1 dsigne le plancher bas, a le plancher haut et v les parois

verticales.

On tient compte comme suit des tempratures extrieures:

>- Plancher bas (Sol)

L'installation est directement place sur le sol. La temprature du sol suppose constante est

gale 18C. Pour des soucis de scurit nous prenons fJl = 20e. Ainsi on a :

>- Plancher haut (Plafond)

Notre plancher haut sera install sous un faux plafond ainsi l'isolation ne sera pas expose

directement l'insolation. Dans ce cas la temprature retenir est celle de l'air, majore de SoC

environ selon que la toiture et ou non isole thermiquement, que la ventilation naturelle ou

acclre du comble est plus ou moins bien assure.

La temprature de l'air ambiante majore de SoC nous donne Ba = 40e. De ce fait:

~Ba = Ba - Bi= 40C


1 -

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~ Murs ou parois verticales

On doit faire la diffrence entre ceux exposs au soleil, sud et ouest, et les autres pour tenir

compte par une majoration de S 10C sur la temprature ambiante de l'insolation pendant

quelques heures par jour.

A partir de .0.8 diffrents, on calcule donc des paisseurs diffrentes selon l'exposition.

Par souci d'uniformisation, de faciliter l'assemblage des panneaux et leurs approvisionnements

on adopte une paisseur unique pour toutes les parois verticales. Pour ce faire, on arrondit (au-

dessus) les paisseurs calcules, en fonction des paisseurs courantes des panneaux.

Majore d'une temprature de SoC par rapport la temprature ambiante, la temprature d'une

paroi ensoleille serait de ev = 40C.Ainsi on a:

!1f)v = f)v - f)i =40C

3.2.3. Epaisseurs des isolants

Ayant les coefficients de conductivit thermique et diffrences de temprature, un premier calcul

des paisseurs s'impose.

~ Epaisseur du dallage:

El = isolp * .0.f)1K'

El = 0,029*20 = 72 mm8

~ Epaisseur du plancher haut:

Ea = isolp * .0.fJaK'

Ea = 0,029 * 40 =144 mm8

Anne acad~mique 2005/2006 28

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>- Epaisseur des murs:

EisolfJ *~Ov

'v=----K'

Ev =0,029 *40 =144mm8

Le choix de des paisseurs de ces parois se faisant sur la base du coefficient de transmission

thermique, calculons ce dernier. Pour ce faire nous utilisons les paisseurs obtenues ci-dessus.

Aprs les calculs le choix des paisseurs des parois se fera avec le tableau 5 et pour la porte on

utilisera le tableau 6 voir annexe A.

./ Coefficient de transmission thermique des murs

K= 1 =0196 W/m2.Ko06 + 0,144 + 0 03 ', 0 029 ',

D'aprs le tableau 5, on a :

Ev=100mm

Kv = 0,19 W/m1.K

La porte tant sur l'une des parois verticales, elle a donc d'aprs les calculs pour coefficient de

transmission thermique K = 0,196 W/m2.K. Ceci nous conduit une porte ayant une "'paisseu r

de 100 mm voir tableau 6.

./ Coefficient de transmission thermique du plancher haut

La partie suprieure de l'entrept tant muni d'un faux plafond on a :

1 2- = 0,12 m .KJWhe


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1K = =0 193 W/m2.K

o06 + 0,144 + 0 12 ', 0 032 ',

Donc d'aprs le tableau 5, les caractristiques du plafond haut sont:

E; == 100mm

Ka== 0, 19 W/m2.K

v' Coefficient de transmission thermique du plancher bas

La partie infrieure de l'entrept tant en contact avec le solon a :

1 2- == 0,12 m .K/Whe

1K = =0 373 W/m2.K

o06 + 0,072 + 0 12 ', 0,032 '

Ainsi on a:

El== 75mm

Kl == 0,26 W/l1i.K

4. Dtermination des dimensions de l'entrept

Les dimensions de la chambre dpendent de la masse des denres entreposer, des passages et

des espacements respecter entre les caisses palettes etc.

A partir de la masse des denres ou contenance, il nous est possible de dterminer l'air de la

chambre froide par la formule:

M == A * Hg * de * 7]0

Anne acadmique 200512006

(3.2)

30

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(3,3)M

A=----Hg *de*1JO

Les tableaux 7 et 8 (annexe A) nous permet d'avoir de et Y/o.

M = 2000 kg

Hg = Hauteur de gerbage= 1, 5 m

de = 350 kg/rrr' voir tableau 6 ci-dessus.

110 = 0,7 rfrence tableau 7 ci-dessus.

A = 2000 = 5 44 m215*350*07 ', ,

Nous prenons A = 5,5 m2 Connaissant l'aire de la chambre froide, nous fixons la longueur et la

largeur pourra se calculer. Concernant la hauteur elle doit tre suprieure la hauteur de gerbage.

Le tableau ci-dessous nous donne les dimensions internes et externes de la chambre froide en

mtres.

1 _

Dimensions intrieures (m) Dimensions extrieures (m)

Longueur L 2,50 2,70

Largeur 1 2,20 2,40

Hauteur h 2,10 2,27

81 = L*h 5,25 6,14

82 = I*h 4,62 5,46

A= L*l 5,50 6,48

V = L*l*h Il,55 14,74

Tableau 9 - Dimensions de la chambre froide

Anneacad~l1lique 2005/2006 31

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Chapitre IV : Bilan frigorifique

Avant toute opration d'investissement dans une enceinte de conservation, il est indispensable

d'tablir un bilan frigorifique.

Etablir un bilan frigorifique, c'est faire l'inventaire des quantits de chaleur extraire de

l'intrieur d'une chambre froide, pour maintenir constante la temprature coeur des produits ou

bien quantifier les charges thermiques vaincre pour maintenir la temprature voulue.

Les charges thermiques se repartissent en deux grandes catgories savoir les charges externes

et les charges internes.

~ Les charges externes

Elles comprennent:

Les charges dues aux apports de chaleur par transmission travers l'enveloppe de la chambre

froide (parois verticales, plancher bas, plancher haut) ;

Les charges dues au renouvellement d'air;

Les charges dues l'ouverture des portes;

~ Les charges internes

Elles se subdivisent elles-mmes en deux sous-catgories:

.; Les charges dpendantes des produits entreposs qui comprennent

Les charges dues aux produits entrants;

Les charges dues la chaleur dgage par le moteur de chaque ventilateur d'vaporation;

Les charges dues au dgagement de chaleur des rsistances des vaporateurs mises sous

tension en priode de dgivrage.

.; Les charges indpendantes des produits entreposs qui comprennent:

Les charges dues l'clairage

Les charges dues au personnel



1. Calcul des charges thermiques externes

1.1. Quantit de chaleur journalire par transmission travers les parois (Qtr)

On procde ce calcul paroi par paroi, c'est--dire, d'abord les quatre parois verticales puis le

plancher haut (toiture) et enfin le plancher bas.

Les charges thermiques par transmission travers les parois ont pour valeur :

IK*A*lMtQlr = 1000

Qtr = [2 * Kv * (SI + S2) * 6Bv + (Ka * 6Ba + KI * 6BI) * A)1000

Qtr = [2 *0,19* (5,25 + 4,62) + (0,26 * 20 + 0,19* 40) *5,51000

Qtr =0,22 kW

(4.1)

1.2. Quantit de chaleur journalire par renouvellement d'air (Qre)

Il s'agit de la chaleur provenant des entres d'air par infiltration et par ouverture de la porte. En

gnral dans les chambres froides, il est prvu de renouveler plus ou moins l'air ambiant, c'est--

dire de remplacer une partie de l'air de la chambre froide par l'air extrieur dont la temprature

est suprieure celle de l'air de la chambre froide. Cette quantit d'air neuf admise doit tre

refroidie de la temprature extrieure la temprature de la chambre froide et constitue donc une

charge thermique qui a pour expression:

V*(he-hi)* ~*nQre = 86400 (4.2)

he - hi = diffrence d'enthalpie entre l'ambiance dans la chambre froide et l'ambiance

extrieure (kJ/kg),

pe =densit de l'air intrieur de la chambre froide

n = nombre de renouvellements de l'air sur 24 h.


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86400 = nombre de secondes dans une journe

Pour le nombre de renouvellements de l'air sur 24 h on utilise la formule suivante:

7011 =.JV ' pour les chambres positives

85n = .JV ' pour les chambres ngatives

(4.3)

(4.4)

La temprature intrieure tant gale OC, nous avons une chambre froide positive, donc:

7011 =---===Jll,55

n=21 dol

Qre = 11,55 * (82 -7,5) *1,293* 2586400

Qre =0,265 kW

1.3. Charges dues l'ouverture des portes (Qop)

Ces charges sont ngliges dans le cas de petites chambres froides ne comportant qu'une seule

porte car elles sont prises en compte dans le calcul des charges dues au renouvellement d'air. Par

consquent, tant donn que notre chambre froide est munie d'une seule porte alors ces charges

sont ngligeables dans notre cas.

2. Calcul des charges thermiques internes

2.1. Charges thermiques internes indpendantes des produits entreposs

2.1.1. Charge thermique due l'clairage (Qcc)

Les luminaires des chambres froides classiques doivent pouvoir rsister au froid, l'humidit,

tre tanches l'eau, tre protgs des contacts avec tous objets et tre insensibles aux effets de

la poussire.


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L'clairement nominal habituellement prvu oscille entre 125 et 250 lux ce qui fait que l'on peut

adopter une charge thermique d'environ 10 W/m2 au sol.

La charge thermique due l'clairage se calcule d'aprs la formule :

P*r*SQec = 1000 (4.5)

p' = Charge thermique au sol = 10 W1m2

r = dure de la prsence humaine dans la chambre froide (h), on le prend gale 4

occupations de 15 minutes maximum soit 1 heure Ijour.

S = surface intrieure de la chambre froide (rn").

S = 2(Sl + S2+ A)

10*1*3074Qec = 24*10~0

Qec =0,01281 kW

S = 2 *(5,25 + 4,62 + 5,5) S = 30,74 m2

2.1.2. Charge thermique due aux personnes (Qpe)

La charge thermique due aux personnes se calcule d'aprs la formule :

q*r*nQpe = 1000 (4.6)

r = dure de la prsence humaine dans la chambre froide (h), t = 1 hJj

n = nombre de personnes dans la chambre froide.

Le nombre de personnes dans la chambre froide s'lve 3. Les deux (2) manutentionnant les

caisses et l'une d'elle faisant office de contrleur. Donc 2 d'entre eux feront un travail moyen et

l'un un travail lger.

q = chaleur dgage par personne et par heure.

Le mtabolisme d'une personne en activit dans une chambre froide est li la temprature

intrieure de celle-ci.


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Pour le choix de q voir le tableau 10 en annexe A.

o . 8i= OC,

pour une personne faisant un travail moyen q = 273 W

pour une personne faisant un travail lger q = 233 W

233 * 1+ 2 * 273 * 1Qpe = 24 * 1000

Qpe =0,03246 kW

2.2. Charges dpendantes des produits entreposs

2.2.1. Charge due aux denres entrantes (Qde)

Cette charge rsulte de ce que les produits introduits dans la chambre froide se trouvent presque

toujours une temprature suprieure la temprature de la chambre froide et qu'ils dgagent

donc une certaine quantit de chaleur aussi longtemps que leur temprature n'est pas tombe la

temprature d'entreposage.

La charge due aux produits entrants pour abaisser leur temprature jusqu' celle d'entreposage

est donne par la formule dans le cas de rfrigration:

Qde= m*Cp*(Be-Bi)86400

(4.7)

m= masse de denres introduite chaque jour; m= 2000 kg/d

Cp= capacit thermique massique avant conglation du produit en kJ/kg.K, pour le poisson elle

est gale 3,5 kJ/kg.K.

Qde = 2000*3,5*3586400

Qde =2,83565 kW


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);- Puissance frigorifique intermdiaire

La puissance frigorifique intermdiaire est la somme des diffrentes charges unitaires

prcdemment calcules. Elle est la puissance intermdiaire que l'vaporateur devra assurer afin

de couvrir la charge intermdiaire Q int-

Qint =Qtr +Qre + Qec +Qpe +Qde

Qint =0,22 + 0,265 + 0,01281 + 0,03246 + 2,83565

Qint =3,3665 kW

(4.8)

Si l'on dsigne par tins! la dure de fonctionnement de l'installation frigorifique en heure par jour

(h/d), la puissance frigorifique intermdiaire de l'vaporateur sera alors:

QO. 24*Qint

.int = ---=::::....--tins!

(4.9)

Remarquons que ce coefficient est aussi indicatif du nombre d'heure de fonctionnement

quotxlien du groupe compresseur : avec une base de temps de 24 h, le nombre d'heures de

fonctionnement quotidien du groupe compresseur est d'environ 16 h pour une chambre froide

positive et de 20 h pour une chambre froide ngative.

Le coefficient de majoration permet donc la machine de s'arrter de temps en temps; ce qui est

indispensable, notamment pour le dgivrage.

QO. 24 * 3,3665mt=----

, 16

QO, int = 5,05 kW

2.2.2. Charge thermique due aux moteurs des ventilateurs des vaporateurs

);- Dtermination du nombre et du type d'vaporateur prvoir

Dans les chambres froides modernes, on utilise toujours des vaporateurs quips d'un ou

plusieurs ventilateurs ce qui permet un brassage et une circulation efficaces de l'air. Chaque

Anneeacademique 2005/2006 37

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ventilateur est entran par un moteur lectrique qui dgage de la chaleur qui s'ajoute la chaleur

dgage par les diffrentes autres sources.

Le calcul de la charge due aux moteurs des ventilateurs ncessite donc de connatre le nombre et

le type d'vaporateurs prvus. Or, ces informations ne seront normalement connues qu'une fois

le bilan frigorifique tabli. C'est pourquoi l'on procde dans un premier temps la dtermination

provisoire du nombre et du type d'vaporateurs prvoir, cette dtermination faisant l'objet

d'une vrification ultrieure, une fois la charge thermique totale effective connue. Cette

dtermination provisoire tient galement compte de la charge thermique rsultant du dgivrage.

La dtermination provisoire du nombre et du type d'vaporateurs prvoir se fait partir du

calcul provisoire de la puissance frigorifique prvisionnelle QO,prev laquelle s'obtient en ajoutant

20% -lIa puissance frigorifique intermdiaire.

Qo. prev = 1,2*Q int

Q prev = 1,2*5,05

QO, prev = 6,06 kW

(4.10)

Le choix de l'vaporateur dpend entre autres de la puissance frigorifique prvisionnelle et de la

temprature intrieure de la chambre froide. D'aprs le catalogue DELMO. nous avons vu que la

marque qui nous convenait le mieux est FR/GA-BOHN. Elle fabrique des vaporateurs ayant les

proprits suivantes:

temprature entre de l'air = OC

temprature evaporation = -SoC

DT1 : SoC

Selon la valeur de QO,prev nous avons choisi un vaporateur cubique de srie MUe prsentant les

caractristiques suivantes:

Modle P.f. (W) R404A Dbit d'air m"/h Ventilation

Proj. d'air (m) Nbre et

MUC620R 7170 3694 12 3300



D'aprs le diamtre - Calcul de la charge

La charge due aux moteurs est donne par la formule:

*p*Q

_ n Levapvent -

Linsl

n = nombre de moteurs de ventilateurs = 3

P = Puissance de ventilateur considr = 145 W

(4.11)

Levop = dure de fonctionnement des vaporateurs = 16 h/d

3*0145*16Qvcm := --,----16

.; = 0,435 kW

2.2.3. Charge thermique due aux rsistances de dgivrage

Il existe diffrents systmes de dgivrage d'un vaporateur mais dans notre cas on a un kit de

dgivrage lectrique ayant les caractristiques suivantes:

Pelee =1860 W avec une tension de 230 V.

La charge due aux rsistances lectriques est alors :

*p*Q

_ n L degdeg -

Linst

n = rornbrede rsistances lectriques =1

(4.12)

P = Puissance calorifique de chaque rsistance d'un type donne = 1,86 kW

tdeg = dure journalire de dgivrage en h/d (cf. tableau Il annexe A) = 3*20 min/d

Qd1*1,86*1

eg=----16


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Qdeg = 0,11625 kW

3. Contrle de la puissance frigorifique effective Qo de l'vaporateur

Prcdemment, nous avions trouv une puissance frigorifique intermdiaire, Si l'on ajoute cette

valeur :

La charge due au moteur des ventilateurs

La charge due la rsistance de dgivrage

On obtient alors la puissance effective de l'vaporateur savoir:

Qo,eJI = Qo,int+ Qvenl + Qdeg

QO,ejJ = 5,601 kW

(4.13)

Pour la slection des vaporateurs, des coefficients de scurit allant de 20 50% peuvent tre

adopter. Ainsi, pour le choix des quipements nous majorons cette puissance frigorifique

effective de 20%. Donc en dfinitive, la puissance frigorifique est de :

QO,eff =6,7213 kW



Chapitre V : Choix des quipements de l'installation frigorifique

1. Les vaporateurs

Les vaporateurs sont des changeurs thermiques entre le fluide frigorigne (FF) et le fluide

refroidir. Le FF absorbe la chaleur du fluide refroidir; ce dernier se refroidit tandis que le FF se

vaponse.

Suivant le mode de fonctionnement de l'vaporateur, on distingue:

les vaporateurs dtente sche ou surchauffe

les vaporateurs noys ou vaporateurs regorgement

1.1 Evaporateurs dtente sche

Dans ce type d'vaporateurs, les vapeurs de FF sont surchauffes, cette surchauffe doit garantir

l'admission d'un FF exempt de liquide au compresseur. Ils sont le plus souvent aliments par un

dtendeur thermostatique qui ne va laisser passer qu'une quantit de FF liquide correspondante

celle qui sera compltement vapore dans l'vaporateur en fonction de sa charge thermique.

C'est le principe de fonctionnement de la majorit des vaporateurs l'exception d'un type

particulier des vaporateurs multitubulaires qui fonctionne en vaporateur noy.

1.2. Evaporateurs noys

Le fonctionnement de ces vaporateurs rside sur le principe que les surfaces d'change doivent

toujours tre en contact avec du FF liquide.

Cet objectif est atteint en immergeant les tubes contenant le fluide refroidir dans le FF liquide

en bullition. Ces vaporateurs sont caractriss par des coefficients d'change trs leves et

peu variables par rapport ceux des vaporateurs dtente sche.

Cependant ce type de fonctionnement prsente des inconvnients:

la surchauffe est pratiquement nulle d'ou la ncessit de prmunir le systme de dispositifs

anti-eoups de liquide pour la protection des compresseurs

le pigeage de l 'huile dans l'vaporateur lorsque celui-ci est miscible avec le FF

Ce type d'vaporateurs n'est pas d'utilisation courante et se rencontre dans J'industrie

frigorifique pour des installations comportant des compresseurs centrifuges ou ammoniac (

cause du problme de pigeage de l'huile dans l'vaporateur).

Anneacadmique2005/2006 41

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Il existe deux familles d'vaporateurs suivant le fluide refroidir (eau ou air).

Etant donn que notre fluide refroidir est de l'air, nous nous intressons seulement aux

vaporateurs air.

On distingue deux types d'vaporateurs air savoir:

les vaporateurs air convection naturelle

les vaporateurs air convection force

1.3. Les vaporateurs air convection naturelle

On distingue les vaporateurs tubes lisses et les vaporateurs constitus de tubes ailettes.

Leurs coefficients globaux d'changes thermiques sont gnralement faibles (infrieurs 15

W/m20 C) et ils sont utiliss pour des puissances frigorifiques relativement faibles (froid mnager

: rfrigrateurs, conglateurs).

1.4. Les vaporateurs air convection force

C'est le type d'vaporateur le plus rencontr dans plusieurs applications (conservation des

denres chambres froides , climatisation).

Ils sont constitus de tubes ailettes et sont munis d'un (ou plusieurs) ventilateur(s) pour assurer

la circulation de l'air travers les surfaces d'changes.

Les tubes comportent des ailettes de forme rectangulaire, ils sont disposs en srie formant une

nappe et les diffrentes nappes sont associes en parallle.

Deux configurations sont gnralement admises:

les nappes sont assembles en parallle aUSSI bien l'entre qu' la sortie, le collecteur

d'entre est alors alimente par le dtendeur

les nappes sont assembles en parallle seulement la sortie, chaque entre de nappe reoit

une fraction du FF inject par l'intermdiaire du distributeur de liquide et d'un tube capillaire

d'alimentation

Le coefficient global d'change de ce type d'vaporateur est compris entre 15 et 50 W.m-'.oC I


1 _


1.5. Dgivrage par rsistances lectriques

C'est la technique de dgivrage la plus utilise pour les petites et moyennes puissances.

Les rsistances lectriques sont places au niveau de la section d'change de l'vaporateur (les

pingles chauffantes sont fixes paralllement aux tubes gnralement) et la mise en route de la

squence de dgivrage est gnralement pilote par une horloge et son arrt command par un

thermostat d'vaporateur (sonde place entre les ailettes de l'vaporateur) ou lorsque le temps de

dgivrage prvu est puis.

La remise en route s'effectue normalement par le redmarrage du compresseur et seulement

aprs quelques temps la remise en marche des ventilateurs de l'vaporateur pour viter

d'envoyer de l'humidit dans l'air ambiant.

Les puissances calorifiques couramment utilises sont de 1200 1800 W1m2 de surface

d'vaporateur.

1.6. Choix de l'vaporateur

La slection d'un vaporateur s'effectue sur la base des recommandations du constructeur. Nous

avons calcul ci-dessus, la charge due aux moteurs des ventilateurs ce qui signifie que nous

sommes en prsence d'un vaporateur convection force.

Comme susmentionn, nous travaillons avec la gamme des vaporateurs cubiques ventils de

srie MUC de marque FRIGA-BOHN. Ces types d'vaporateurs sont destins aux applications

commerciales de rfrigration ou de conservation basse temprature.

Il a des pas d'ailettes de 4,23 mm, des ventilateurs ayant des caractristiques cites

prcdemment et sa carrosserie est en tle d'acier prelaque blanche.

Elle est munie d'un kit de dgivrage lectrique dans le cas o sa temprature ambiante serait

comprise entre +2C et -soc.

Le tableau 12 (annexe A), scind en deux cause de sa largeur, nous permet de choisir

l'vaporateur adquat.

Avec une prise en considration de toutes les caractristiques de notre entrept nous avons

choisi la srie 77106.


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2. Les compresseurs et groupe de condensation

Lorsqu'on parle de compresseur, on sous entend moto compresseur, le compresseur tant la

partie mcanique entrane par un moteur lectrique. Suivant le type de liaison ou d'association

entre les deux parties, on distingue:

les compresseurs hermtiques

les compresseurs ouverts

les compresseurs semi hermtiques ou semi ouverts

2.1. Les compresseurs hermtiques

Le moteur lectrique et le compresseur sont enferms dans la mme enveloppe sans possibilit

d'accs chacune des parties de manire isole, l'ensemble est support gnralement par

ressorts pour viter la transmission des vibrations.

Le compresseur aspire les vapeurs de fluide frigorigne l'intrieur de l'enveloppe et Je

refoulement est effectu au travers d'une tuyauterie souple brase l'enveloppe.

Le moteur lectrique est aliment par des fils relis des bornes tanches. L'tanchit de ces

compresseurs est assure par des joints fixes (passage des fils et des tuyauteries).

Ce type de compresseur est utilis pour les petites puissances (rfrigrateurs, climatiseurs ... ) et

les moyennes puissances (refroidisseurs de liquides, armoires de climatisation... ).

2.2. Les compresseurs ouverts

Le moteur lectrique et le compresseur sont associs par un organe de liaison qui peut tre un

manchon d'accouplement ou une ou plusieurs courroies.

L'accs aux diffrents lments du compresseur de mme que ceux du moteur est possible.

Dans ce type de compresseur, la vitesse de rotation est ajustable et modifiable en changeant la

poulie du moteur par exemple, cependant ce type ncessite un joint d'tanchit tournant (joint

rotatif) la traverse du carter par l'arbre. Ils sont utiliss pour toutes les puissances.

2.3. Les compresseurs semi-hermtiques ou semi-ouverts

Il s'agit d'un type intermdiaire entre les prcdents types. Le moteur lectrique et Je

compresseur sont monts sur un arbre commun et sur le mme bti avec la possibilit d'accs


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chaque lment, ce qui fait que ces compresseurs sont galement appels compresseurs

hermtiques accessibles . L'accessibilit est ralise par des plaques boulonnes sur le bti.

Ce type bnficie des avantages du groupe ouvert (accs au mcanisme) et du groupe hermtique

(pas de garniture d'tanchit).

Ils sont utiliss pour les moyennes puissances.

Les compresseurs pistons alternatifs peuvent se retrouver suivant les trois configurations et le

tableau 13 (annexe) prcise les applications associes.

2.4. Notion de groupe de condensation

Le terme groupe de condensation renvoie l'association d'un moto compresseur, d'un

condenseur et d'une bouteille liquide, le tout tant mont d'origine sur le mme bti. Ce type

d'appareil est rpandu en froid commercial (chambres froides, vitrine rfrigre ... ).

2.5. Choix du compresseur ou du groupe de condensation

Le compresseur doit tre choisi sur une mme base que l'vaporateur, c'est--dire pour une

mme puissance frigorifique et les mmes conditions de fonctionnement (temprature

d'vaporation, temprature de condensation).

Pour le groupe de condensation, la slection est pratiquement identique la slection d'un

compresseur. Une des variables d'entre pour la slection du groupe est la temprature d'entre

du fluide de refroidissement (air) et non pas la temprature de condensation du FF pour la

slection du compresseur.

La slection pratique du compresseur ou du groupe de condensation est effectue sur la base des

tableaux ou diagrammes du constructeur.

Etant donn que le compresseur ou le groupe de condensation doit tre choisi sur la mme base

que l'vaporateur, nous avons dcid de travailler avec la mme marque. Cependant il s'est

trouv que FRIGA-BOHN ne fabrique pas de compresseur mais possde des groupes de

condensation connus sous le nom de MAXI-CLIMA . L'quipement standard se prsente

comme suit:


PfE de Mr PAPA TANDAKHA N'DIAYE, Diplmed'ingnieurde conception en Gnie lectromcanique, ESP Centrede This

>- Groupe de condensation

Le groupe de condensation est carross pour une installation l'extrieur. Trois

technologies de compresseurs sont disponibles : hermtiques pistons, semi hermtiques

pistons et Scroll. Chaque compresseur est fourni avec voyant d 'huile, rsistance de carter, vanne

d'aspiration et vanne de refoulement.

La rgulation BP et la scurit HP sont assures par pressostats cartouches rgls en usine.

Le condenseur vertical possde de 1 4 moto ventilateurs selon les modles avec

diffrentes vitesses de rotation pour s'adapter chaque environnement.

En standard, la rgulation de pression de condensation est assure par variation de vitesse

des ventilateurs ou par des pressostats selon les modles.

Le rservoir de liquide est quip d'une vanne de dpart, isolant la ligne liquide forme

d'un filtre dshydrateur, d'un voyant hygroscopique et d'une vanne main.

L'armoire lectrique est totalement intgre au casing et le sectionneur gnral est protg

dans une encoignure pour viter tout problme lors du transport.

Le groupe est pr-charg en rfrigrant R44A.

>- Evaporateur

Evaporateur double flux bas niveau sonore ou cubique selon les applications, avec

dtendeur et lectrovanne monts en usine.

Pour plus de dtails, se reporter sur le paragraphe concernant le choix des vaporateurs .

~ Rgulation MASTERLOG III

Pilotage par rgulation lectronique.

Gestion des dgivrages ( air ou lectriques).

Gestion de l'clairage.

Affichage et renvoi des alarmes.

Un contact supplmentaire programmable (ouverture de porte, scurit personne

enferme...).

Marche force intgre pour refroidissement rapide ou surglation

Annee acadmique 200512006 46

PFE de Mr PAPA TANDAKHA N'DIAVE, Diplme d'Ingnieur deconception en Gnie lectromcanique, ESP Centre de this

Notre choix se fera dans la rubrique des gamme positive avec les spcifications suivantes:

Fluide frigorigne: R404A

Temprature interne = OC

Temprature ambiante = 32C

DT1=8K

4,23mm

./ Compresseur H = hermtique

./ Condenseur A standard

./ Niveau sonore standard

Nous optons pour le modle P41A MUC620R voir tableau 14 (annexe A).

3. Les condenseurs air

Les condenseurs sont des changeurs thermiques entre le fluide frigorigne et un fluide de

refroidissement. Le fluide frigorigne cde la chaleur acquise dans l'vaporateur et lors de la

compression au fluide de refroidissement.

Lors de son passage dans le condenseur, le fluide frigorigne passe de l'tat vapeur l'tat

liquide.

On distingue deux types de condenseurs air savoir:

les condenseurs air convection naturelle

les condenseurs air convection force

3.1. Les condenseurs air convection naturelle

On distingue les condenseurs tubes lisses et les condenseurs constitus de tubes ailettes.

L'air au contact du faisceau ailett (ou du faisceau de tubes) s'chauffe et s'lve laissant la

place de l'air plus frais. Ils ne ncessitent aucune nergie pour la circulation de l'air mais le

coefficient global d'change thermi

Conception d'un entrepôt frigirifique fonctionnant avec de … · Paramètres de calcul 80 5.3.3....

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