Etude Des Chambres Froides

Ministredel'EnseignementSuprieur,delaRecherche ScientifiqueetdelaTechnologie UniversitdeSousse InstitutSuprieurdesSciencesAppliquesetde TechnologiedeSousse

FasciculedeTravauxPratiques

ETUDE DES CHAMBRES FROIDESTroisimeanneLMDEnergtique

Ralispar:NizarBENEZZINE

Anneuniversitaire20092010

KIT COMPLET DUNE CHAMBRE FROIDE

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1. Prsentation GnraleCe banc permet l'tude complte d'une installation frigorifique de rfrigration positive avec deux chambres froides temprature diffrentes.

THEME ABORDE VIDANGE ET NETTOYAGE DE LINSTALLATION

NUMERO 1

CHARGEMENT DU GAZ ET CONTROLE DE LETANCHEITE DU CIRCUIT

2

MISE EN MARCHE DE LINSTALLATION ET VERIFICATION DE LINTERVENTION DES DISPOSITIFS DE SECURITE

3

ANALYSE DU FONCTIONNEMENT ET DE LUTILITE DU REGULATEUR DE PRESSION ET ETALONNAGE DES DETENDEURS THERMOSTATIQUE DES DEUX CHAMBRES FRIGORIFIQUE

4

UTILISATION DU DIAGRAMME DE MOLLIER COMME INSTRUMENT DE DIAGNOSTIC

5

CALCUL DU RENDEMMENT GLOBAL

6

CALCUL DES COEFFICIENTS DECHANGE THERMIQUE

7

ANALYSE DU COMPORTEMENT DE LINSTALLATION FRIGORIFIQUE EN FONCTION DE LA VARIATION DU DEBIT DE LIQUIDE, DU DEBIT DAIR ENVOYE AU CONDENSEUR ET DE LA PRESSION EXERCEE PAR LE REGULATEUR DE PRESSION

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2. DESCRIPTIF DES SOUS PARTIES2.1. PARTIE COMPRESSEURSL'installation possde un groupe de condensation comme le montre la photo ci dessous.

1 6 2 7 3 4 8

5

9

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Variateur du ventilo-condenseur Condenseur Rservoir de liquide Ventilo-condenseur Electrovanne de simulation condenseur encrass Soupape de scurit Vanne de service Haute Pression Compresseur hermtique Electrovanne de simulation de dfaut clapet compresseur

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2.2. CAISSONS ISOTHERMESLinstallation est pourvut de deux caissons isothermes afin de permettre le fonctionnement deux tempratures diffrentes.

1

4

2

3

5

1 : Ventilateur vaporateur 2 : Evaporateur 1 3 : Evaporateur 2 4 : Caisson isotherme 5 : Porte du caisson isotherme

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2.3. CIRCUIT FLUIDIQUECi-dessous la photo du circuit fluidique

1 2 3 4 5 6 9 10 11 12 13 7 8

1 : Manomtre Basse Pression 2 : Manomtre Haute Pression 3 : Pressostat Haute Pression de rgulation 4 : Pressostat Basse Pression de rgulation 5 : Pressostat Haute et Basse pression de scurit 6 : Echangeur liquide vapeur 7 : Dtendeur thermostatique galisation de pression interne 8 : Electrovanne de simulation de prise en glace de lvaporateur 9 : Dbitmtre fluide frigorigne 10 : Deshydrateur 11 : Voyant liquide 12 : Vanne pression constante dvaporation 13 : Thermostat lectronique

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2.4. COFFRET ELECTRIQUELe coffret lectrique de linstallation frigorifique permet l'alimentation de l'installation et comprend la puissance et la commande.

1 2 7

3

8

4

9

5 6

10

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Voltmtre Ampremtre Wattmtre Bornier de raccordement des terres Disjoncteur Contacteur Sectionneur cadenassable Bouton rotatif pour les pannes Variateur du ventilo-condenseur Transformateur

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2.5. TABLEAU DE COMMANDEEn face avant de linstallation ce trouve le panneau de commande et la partie interface hommemachine.

1 2 4 5 6

3

7

8

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Voyant de mise sous tension Bouton rotatif pour mise en place des pannes dtaill ci-aprs Variateur pour ventilo-condenseur Ampremtre Voltmtre Wattmtre Mise en route systme Arrt durgence

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3. LISTE DES PANNES3.1. PANNE 1 : DEFAUT KLIXON DU COMPRESSEURLa panne sactionne en tournant le bouton rotatif dsign sur la photo ci-dessous

Linterrupteur ouvre le contact du klixon.

Le KLIXON est un bilame plac sur le corps du compresseur qui permet de couper lalimentation du compresseur en cas de surchauffe excessive de celui-ci Les causes dune surchauffe au compresseur peuvent tre dues plusieurs causes telles que : Temprature de condensation trop leve.

Manque dhuile.

Trop de fluide (condenseur noy).

Piston ou autres organes du compresseur gripps.

Vanne de service ferm.

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3.2. PANNE 2 : DEFAUT PRESSOSTAT BP DE REGULATIONLa panne sactionne en tournant le bouton rotatif dsign sur la photo ci-dessous

Linterrupteur bloque le fonctionnement du pressostat de rgulation basse pression.

Le pressostat Basse Pression de rgulation permet darrter le fonctionnement du compresseur lorsque la basse pression atteint la consigne rgle, la rgulation utilis sur linstallation tant une rgulation pump down chaque arriv temprature llectrovanne seras coup provoquant le tirage au vide de la partie BP de linstallation le compresseur seras coup par le pressostat BP de rgulation Les causes du disfonctionnement du pressostat Basse Pression de rgulation peuvent tre les suivantes : Erreur de cblage.

Pressostat Hors Service.

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3.3. PANNE 3 : ARRET CONDENSEURLa panne sactionne en tournant le bouton rotatif dsign sur la photo ci-dessous

Linterrupteur arrte le fonctionnement du ventilateur condenseur.

Le ventilateur condenseur ne tourne plus causant une augmentation important de la Haute Pression jusqu' coupure par le pressostat Haute Pression de scurit.

Les causes du disfonctionnement ventilateur condenseur peuvent tre les suivantes :

Erreur de cblage.


Relais thermique coup suite une surcharge sur le moteur (encrassement bloquant sa rotation ou objet)

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3.4. PANNE 4 : DEFAUT COMBINE PRESSOSTATIQUE DE SECURITELa panne sactionne en tournant le bouton rotatif dsign sur la photo ci-dessous

Linterrupteur arrte le fonctionnement du pressostat HBP de scurit.

Le Pressostat HBP est coup empchant le fonctionnement du compresseur

Les causes du disfonctionnement du combin pressostatique de scurit peuvent tre les suivantes :

Erreur de cblage.


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3.5. PANNE 5 : ARRET VENTILATEUR EVAPORATEURLa panne sactionne en tournant le bouton rotatif dsign sur la photo ci-dessous

Linterrupteur arrte le fonctionnement du ventilateur de lvaporateur.

Le ventilateur de lvaporateur ne fonctionne plus, la basse pression descend jusqu' coupure du pressostat Basse Pression de rgulation, la temprature dans la chambre froide descend trs difficilement Les causes du disfonctionnement ventilateur condenseur peuvent tre les suivantes : Erreur de cblage.

Relais thermique coup suite une surcharge sur le moteur (prise en glace complte de lvaporateur).

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3.6. PANNE 6 : ENCRASSEMENT CONDENSEUR La panne sactionne en tournant le bouton rotatif dsign sur la photo ci-dessous

Linterrupteur arrte ouvre llectrovanne de bypass du condenseur.

En actionnant le bouton rotatif on alimente la bobine de llectrovanne permettant ainsi au fluide de by-passer le condenseur, entrainant un accroissement de la Haute Pression pouvant aller jusqu' la coupure par le pressostat HBP de scurit Les causes du disfonctionnement condenseur peuvent tre les suivantes :

Encrassement du ventilateur condenseur entrainant une diminution des changes.

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3.7. PANNE 7 : DEFAUT CLAPETS COMPRESSEURS La panne sactionne en tournant le bouton rotatif dsign sur la photo ci-dessous

Linterrupteur ouvre llectrovanne de bypass du compresseur.

En actionnant le bouton rotatif on alimente la bobine de llectrovanne permettant ainsi au fluide de by-passer le compresseur, le gaz sortant du compresseur haute pression est directement aspir par le cots basse pression du compresseur, entrainant un accroissement de la Basse Pression et une diminution de la Haute pression. Les causes du disfonctionnement des clapets du compresseur :

Coup de liquide rpt au niveau du compresseur. Mauvais fonctionnement du dtendeur ou mauvais rglage. Charge fait du cots Basse Pression en phase liquide.

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3.8. PANNE 8 : DESHYDRATEUR BOUCHE La panne sactionne en tournant le bouton rotatif dsign sur la photo ci-dessous

Linterrupteur ouvre llectrovanne ou est plac le deshydrateur bouch et ferme le passage standrard.

En actionnant le bouton rotatif on ds alimente llectrovanne de circulation classique pour bifurquer le passage du fluide vers le deshydrateur bouch.La basse pression diminue jusqu' atteindre la valeur de consigne du pressostat BP de rgulation Les causes dun deshydrateur bouch :

Limailles de cuivre dans linstallation. Pates dtanchit bouchant lorifice du deshydrateur

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3.9. PANNE 9 : EVAPORATEUR PRIS EN GLACE La panne sactionne en tournant le bouton rotatif dsign sur la photo ci-dessous

Linterrupteur ouvre llectrovanne Bypass de lvaporateur.

En actionnant le bouton rotatif on alimente la bobine de llectrovanne situ sur la ligne by passant le passage dans lvaporateur. Ceci entraine une diminution de la basse pression pouvant entrainer une coupure au niveau du pressostat BP de rgulation.

Les causes dun vaporateur pris en glace :

Problme de lhorloge de dgivrage. Disjoncteur des rsistances de dgivrage coup.

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3.10. PANNE 10 : DEFAUT ELECTROVANNE La panne sactionne en tournant le bouton rotatif dsign sur la photo ci-dessous

Linterrupteur ouvre llectrovanne Bypass de llectrovanne de rgulation.

En actionnant le bouton rotatif on alimente la bobine de llectrovanne situ sur la ligne by pass de llectrovanne de rgulation. Lorsque que la chambre atteint sa temprature le thermostat coupe llectrovanne de rgulation mais le fluide continu passer par le bypass on continue donc a refroidir la chambre. Les causes dune lectrovanne dfectueuse :

Corps dlectrovanne HS. Pate dtanchit qui bloque la fermeture de llectrovanne. Problme de cblage de llectrovanne Problme de cblage du thermostat

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3. TRAVAUX PRATIQUES : MANIPULATIONSTP 1 : VIDANGE ET NETTOYAGE DE LINSTALLATION Objectif :Llve doit tre capable en 4 heures deffectuer la vidange dune installation frigorifique et den assurer le nettoyage.

On donne :Le kit complet dune chambre froide. La notice technique et dutilisation de linstallation. Le dossier pdagogique. Un manifold. Une station de rcupration. Une balance lectronique. Une bouteille de rcupration.

On demande:

1. Prise en main de linstallation1 Raliser le schma fluidique complet de linstallation en saidant des documentations votre disposition (annexe 1). 2 Effectuer une description de linstallation frigorifique sur pages (annexe 2).

2. Manipulations1 Installaler le manifold sur les lignes de rcupration 27 et 33.

2 Raccorder la station de rcupration et la bouteille de rcupration de fluide frigorigne. 3 A laide des documentations techniques de la station de rcupration effectuer la rcupration du fluide frigorigne contenu dans linstallation frigorifique (annexe 3). 4 Remplir la fiche dintervention (annexe 4). 5 Procder au nettoyage complet de linstallation.

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TP 2 : CHARGEMENT DU GAZ ET CONTROLE DE LETANCHEITE DU CIRCUIT

Objectif :Llve doit tre capable en 4 heures deffectuer la charge en fluide frigorigne dune installation frigorifique et de vrifier ltanchit du circuit.

On donne :Le kit complet dune chambre froide. La notice technique et dutilisation de linstallation. Le dossier pdagogique. Un manifold. Une clef cliquet frigoriste Une balance lectronique. Une bouteille de R134a. Un dtecteur de fuite lectronique.

On demande:

1. Prise en main de linstallation1 Raliser le schma fluidique complet de linstallation en saidant des documentations votre disposition (annexe 1). 2 Effectuer une description de linstallation frigorifique sur pages (annexe 2). 3 Complter en rouge le schma de principe en faisant apparaitre les lments ncessaire la charge dune installation frigorifique. 4 Lister les tapes de montage dun manifold (annexe 3). 5 Lister les tapes ncessaires pour la charge dune installation frigorifique (annexe 3).

2. Manipulations1 Installaler le manifold sur les vannes de service 14 et 21.

2 Raccorder la bouteille de fluide frigorigne. LMDnergtique Page19


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3 Raliser une pr-charge de linstallation en phase liquide par la vanne de service Haute Pression. 4 Raliser le complment de charge en phase gazeuse par lintermdiaire de la vanne de service Basse Pression. 5 Remplir la fiche dintervention (annexe 4) 6 Une fois la charge de linstallation terminer remplir le tableau de relevs (annexe 5). 7 A laide du dtecteur de fuite lectronique procder la dtection de fuite sur toute linstallation. 8 Remplir la fiche de contrle dtanchit (annexe 6) 9 Nettoyage complet de linstallation.

TP 3 : MISE EN MARCHE DE LINSTALLATION ET VERIFICATION DE LINTERVENTION DES DISPOSITIFS DE SECURITELMDnergtique Page20


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Objectif :Llve doit tre capable en 4 heures deffectuer la mise en marche de linstallation et de vrifier lintervention des dispositifs de scurit.

On donne :Le kit complet dune chambre froide. La notice technique et dutilisation de linstallation. Le dossier pdagogique.

On demande:

1. Prise en main de linstallation1 Raliser le schma fluidique complet de linstallation en saidant des documentations votre disposition (annexe 1). 2 Effectuer une description de linstallation frigorifique sur pages (annexe 2). 3 Entourer en rouge les lments de scurit de linstallation.

2. Manipulations1 Lister les vrifications prliminaires effectuer sur linstallation avant de procder la mise en route (annexe 3). 2 Lister les tapes de la mise en route de linstallation (annexe 3). 3 Mettre en route linstallation. 4 En actionnant le commutateur S6 vrifier le seuil de coupure du pressostat Haute Pression de scurit. 5 En actionnant les commutateurs S2 et S8 vrifier le seuil de coupure du pressostat Basse Pression de scurit. 6 Consigner les rglages sur la fiche dintervention (annexe 4). LMDnergtique Page21


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7 Rgler le pressostat Basse Pression de scurit sur 0,5 bar et le pressostat Haute Pression sur 16 bars en vous aidant des documents constructeur. 8 Nettoyage complet de linstallation.

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TP 4 : ANALYSE DU FONCTIONNEMENT ET DE LUTILITE DU REGULATEUR DE PRESSION ET ETALONNAGE DES DETENDEURS THERMOSTATIQUE DES DEUX CHAMBRES FRIGORIFIQUE

Objectif :Llve doit tre capable en 4 heures danalyser le fonctionnement du rgulateur de pression et dtalonner les dtendeurs thermostatiques.


On demande:

1. Prise en main de linstallation1 Raliser le schma fluidique complet de linstallation en saidant des documentations votre disposition (annexe 1). 2 Effectuer une description de linstallation frigorifique sur pages (annexe 2). 3 Entourer en rouge le rgulateur de pression dvaporation et les dtendeurs thermostatiques.

2. Manipulations1 Mettre en route linstallation. 2 Ouvrir la vanne 32 laisser linstallation ce stabiliser et analyser les pressions dvaporation de la chambre 1 et de la chambre 2 (annexe3). 3 Fermer la vanne 32 laisser linstallation ce stabiliser et analyser les pressions dvaporation de la chambre 1 et de la chambre 2 (annexe 3). 4 Oter le capuchon de la vanne de rgulation de pression de condensation et rgler la pression dvaporation de la chambre 2 8C. LMDnergtique Page23


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5 Oter lcrou du dtendeur de la chambre 1 et visser la vis de rglage au maximum. 6 Dvisser la vis de rglage du dtendeur par de tour et consigner les relevs dans le tableau (annexe 4) attendre la stabilisation du systme aprs chaque intervention environ 10 minutes jusqu' lobtention dune surchauffe de 5K. 7 Effectuer la mme opration sur le dtendeur thermostatique de la chambre 2 (annexe 5 ) 8 Nettoyage complet de linstallation.

TP 5 : UTILISATION DU DIAGRAMME DE MOLLIER COMME INSTRUMENT DE DIAGNOSTICLMDnergtique Page24


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Objectif :Llve doit tre capable en 4 heures de tracer sur un diagramme enthalpique le cycle thermodynamique de linstallation sur un diagramme de mollier et dez lutiliser comme un instrument de diagnostic


On demande:


2. Manipulations1 Mettre en route linstallation. 2 Attendre que linstallation ce stabilise (10 minutes) et procder au premier relev de temprature (annexe 3). 3 Effectuer un second relev aprs 20 minutes de fonctionnement (annexe 3). 4 Tracer sur le diagramme enthalpique le cycle de linstallation aprs 10 minutes de fonctionnement et aprs 20 minutes (annexe 4 et 5) 5 Actionner le bouton rotatif S5, attendre 10 minutes et effectuer un nouveau relev (annexe 6). 6 Tracer le diagramme enthalpique (annexe 7). 7 Analyser le nouveau trac en comparaison avec les premiers tracs et commenter (annexe 8). LMDnergtique Page25


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8 Ouvrir les vannes 36 et 37 et fermer la vanne 22 (utilisation de lchangeur liquide vapeur) 9 Aprs dix minutes de fonctionnement faire un nouveau relev (annexe 9) 10 Trac le nouveau cycle sur le diagramme (annexe 10) 11 Commenter ce cycle par apport aux autres (annexe 11) 12 Nettoyage complet de linstallation.

TP 6 : CALCUL DU RENDEMMENT GLOBAL

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Objectif :Llve doit tre capable en 4 heures de tracer sur un diagramme enthalpique le cycle thermodynamique de linstallation sur un diagramme de mollier et calculer le rendement global de linstallation


On demande:


2. Manipulations1 Mettre en route linstallation. 2 Attendre que linstallation ce stabilise (15 minutes) et procder au relev de temprature (annexe 3). 3 Tracer sur le diagramme enthalpique le cycle de linstallation (annexe 4) 4 Calculer la puissance consomme par le compresseur. 5 Calculer la puissance au condenseur. 6 Calculer la puissance lvaporateur de la chambre 1. 7 Calculer la puissance lvaporateur de la chambre 2. 8 Calculer le COP froid de linstallation.

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9 Calculer le COP chaud de linstallation. 10 Nettoyage complet de linstallation.

TP 7 : CALCUL DES COEFFICIENTS DECHANGE THERMIQUE

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Objectif :Llve doit tre capable en 4 heures de tracer sur un diagramme enthalpique le cycle thermodynamique de linstallation sur un diagramme de mollier et de calculer les coefficients dchange thermique.

On donne :Le kit complet dune chambre froide. La notice technique et dutilisation de linstallation. Le dossier pdagogique. Un anmomtre.

On demande:


2. Manipulations1 Mettre en route linstallation. 2 Attendre que linstallation ce stabilise (15 minutes) et procder au relev de temprature (annexe 3). 3 Tracer sur le diagramme enthalpique le cycle de linstallation (annexe 4) 4 Calculer la puissance au condenseur cot fluide frigorigne (annexe 5). 5 Calculer la puissance au condenseur cot air (annexe 5). 6 Calculer le rendement du condenseur (annexe5). 7 Modifier le rglage du variateur condenseur en diminuant la vitesse de rotation. 8 Attendre que linstallation ce stabilise (15 minutes) et procder au relev de temprature (annexe 6). LMDnergtique Page29


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9 Tracer sur le diagramme enthalpique le cycle de linstallation (annexe 7) 10 Calculer la puissance au condenseur cot fluide frigorigne (annexe8). 11 Calculer la puissance au condenseur cot air (annexe 8). 12 Calculer le rendement du condenseur (annexe 8). 13 Remettre le variateur du ventilateur condenseur en puissance maximale. 14 Actionner le bouton rotatif S5. 15 Attendre que linstallation ce stabilise (15 minutes) et procder au relev de temprature (annexe 9). 16 Tracer sur le diagramme enthalpique le cycle de linstallation (annexe 10) 17 Calculer la puissance lvaporateur 1 (annexe 11). 18 Calculer la puissance sur lvaporateur 2 (annexe 11) 19 Commenter les rsultats (annexe 11) 20 Nettoyage complet de linstallation.

ANNEXE 1

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RELEVES FRIGORIFIQUES, ELECTRIQUES Nature du fluide frigorigne Pression dvaporation Pression de condensation Temprature dvaporation Temprature de condensation Temprature au bulbe dtendeur Temprature aspiration compresseur Temprature refoulement compresseur Temprature sortie condenseur Temprature entre dtendeur Intensit absorbe au compresseur Tension absorbe au compresseur Puissance absorb par le compresseur

ANNEXE 2

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ANNEXE 3

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P cond ff = ___________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ P cond air = __________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Rend cond =__________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ __________________________________________________________________

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