Mémoire de Projet de Fin d'Etudes

Projet de fin dtudes 2015

Bilan frigorifique dune chambre froide 1

Mmoire de Projet de Fin dtudes

Pour lObtention du Titre

Du Licence Professionnelle

Option : Mcanique marine

Sujet :

Bilan frigorifique dune chambre froide

Entreprise : Omnium Marocain de Pche

Ralis Par :

Mohamed ERRAJI

Sous la direction de :

Monsieur H.AIT EL BATOUL (ISPM)

Monsieur Abdelhamid LARABI (OMP)

Anne 2014-2015



Ddicaces

Je ddie ce travail : Nos chers parents, que nulle ddicace ne

peut exprimer Nos sincres sentiments, pour leur patience illimite, leur encouragement contenu, leur

aide, en tmoignage de mon profond amour et respect pour ses grands sacrifices.

Nos chers frres pour leur grand amour et leur soutien quils trouvent ici Lexpression de Nos hautes gratitudes. Nos chers amis qui sans leur encouragement ce travail

Naura jamais vu le jour. Et toute ma famille et tous ceux que jaime.

ERRAJI mohamed



Remerciements

Je remercie tout dabord, sans fin, notre Dieu Allah pour ses innombrables biens faits. Ensuite, je tiens, au terme de ce travail, dexprimer par ces quelques lignes de remerciements mes gratitudes envers tous ceux en qui, par leur prsence, leur soutien, leur disponibilit et leurs conseils nous avons trouv courage afin daccomplir ce travail. En fin, je ne peux achever ce projet sans exprimer mes gratitudes tous les enseignants de linstitut suprieur des pches maritime dAgadir, pour leur dvouement et leur assistance tout au long de cette anne. Aussi Je remercie la socit d'OMNIUM MAROCAIN DE PECHE FLOTTE de m'avoir accueillie durant ce stage



Rsum :

Le prsent travail sinscrit dans le cadre de mon projet de fin dtude ralis au sien dOmnium Marocain de Pche. Ce projet a pour but dtablir le bilan nergtique et thermique dune chambre froide, aprs avoir calcul les apports de chaleur concernant ce bilan.

Durant mon projet, javais pour mission dans un

premier temps de cerner le sujet et de dlimiter le

primtre du projet. Aprs une analyse approfondie de

la problmatique, jai labor un modle conceptuel de

la solution. La dernire tape a fait lobjet dtablir un

bilan frigorifique dune chambre froide, pour avoir la

puissance frigorifique du groupe installer.



Liste des figures Figure 1 : histoire dOMP daprs le journal interne du groupe OMP ...13

Figure 2 : chalutier en mer ...14

Figure3 : Chantier naval OMP.....14

Figure 4 : Chantier naval OMP.14

Figure5 : Chantier naval OMP......15

Figure6 : le produit IWASHII...16

Figure7 : organigramme du groupe OMP...17

Figure8 : les chambres froids....20

Figure9 : les chambres froids....20

Figure10 : Schma de principe dune machine bitage injection totale...21

Figure11 : Reprsentation du cycle..21

Figure12 : schma de la centrale...23

Figure13 : les compresseurs de linstallation...23

Figure14 :les condenseurs, refroidisseur, et bouteille de linstallation..24

Figure15 :sparateur de liquide ...24

Figure16 :roubine de lammoniac ....24

Figure17 : Les pompes NH3..25

Figure18 :Les pompes NH3...25

Figure19 : les pistions dun compresseur frigo....25

Figure20 :visite dun compresseur frigo25

Figure21 : systme de production de froid27

Figure22 : Cycle de compression de vapeur.28

Figure23 : cycle de compression28

Figure24 :cycle de condensation29

Figure25 :cycle de dtente..29

Figure26 :cycle de vaporisation.30

Figure27 : cycle thermodynamique p-H...31

Figure28 :exemple dune installation de froid complte.31



Liste des tableaux

Tableau 1 : la puissance dgage par personne...40

Tableau 2 : apports par les parois de la chambre froide .....44

Tableau 3 : apports par les produits de la chambre .....46

Tableau 4 : rcapitulatif des charges thermique .47



Sommaire Ddicace .....2

Remerciements ...3

Rsum....4

Liste des figures..5

Liste des tableaux6

Introduction...10

Chapitre I :11

I. prsentation de la socit daccueil...12

1. Histoire dOMP ...12

2. Les activits dOMP ....13.

2.1.La pche......13

2.2.Chantier naval ....14

3. Les objectifs dOMP 15

4. La cellule de recherche applique ....16

5. La gamme IWASHII16

6. La spcialisation des activits..16

7. Lorganigramme dOMP .17

II. Prsentation du projet 17

1. Dfinition .17

2. Les dmarches .18

3. Objectif.18

4. Cahier des charges techniques .18

Chapitre II : 19

1. Centrale froid ...20

1.1.Introduction20

1.2.Central froid20

1.2.1. Linstallation bi tage .20

1.2.2. Quelque notion sur lammoniac (NH3) .21 1.2.3. Description de la centrale froide ....22

2. les travaux durant la priode du stage .25

2.1. la centrale froide..25

2.2.Au navire de pche.25

Chapitre III : 26

I. Gnralits sur le froid ..27

1. Bref historique de la production de froid 27



2. Systme de production de froid ...27

3. Cycle de compression de vapeur .28

3.1.Compresseur28

3.2.Condenseur..29

3.3.Dtendeur29

3.4.Evaporateur.29

3.5.Bilan dnergie de la machine frigorifique 30

3.6.Rendement de cycle ...30

4. Schma typique dune installation frigorifique ...31

5. Les diffrents composants accessoires du cycle frigorifique ..32

6. Isolation des chambres froides .33

6.1.Gnralits sur lisolation ..33

6.2.Les types disolation utiliss ..33

6.3.Les normes disolation ...33

Chapitre IV : .....35

I. Travail prliminaire.36

1. Apports de chaleur intervenant dans le bilan frigorifique36 1.1. Les charges externes...36 1.2. Les charges internes....36

II. ralisation du bilan thermique frigorifique.36

1. calcul des charges thermiques externes.36 1.1. charges thermique par transmission travers les parois.36 1.2. charges dues au renouvellement dair....37 1.3. charges dues louverture des portes.38

2. calcul des charges thermiques internes.39 2.1. charges thermiques internes indpendantes des denres entreposes39 2.2. charges thermiques internes dpendantes des denres entreposes...41

III. calcule de la puissance frigorifique.42

1. dtermination des charges thermique externes.42 1.1. apports par les parois..42 1.2. apports par le renouvellement dair ...44 1.3. apports par louverture des portes..45

2. dtermination des charges thermiques internes 45 2.1. apports par lclairage....45 2.2. apports par les personnes...45 2.3. apports divers.45 2.4. apports par la ventilation...46



.

2.5. apports par le dgivrage.46 2.6. apports par les produits..46

3. rcapitulatif des charges thermiques.46

4. calcul de la charge thermique effective.47 .

5. la puissance du groupe installer.47

6. Conclusion ...48

Conclusion gnrale..49

Bibliographie.50

Webographie.50

Annexes.51



Introduction

Le Maroc fait face une nouvelle ralit conomique. Son adhsion lOMC

(organisation mondiale du commerce), son entre en zone de libre- change avec

lunion europenne et ses engagements sur le plan de la protection de lenvironnement

sont autant de facteurs irrversibles auxquels les industriels marocains doivent

sadapter.

Dans ce contexte, les entreprises industrielles doivent tablir une stratgie visant la

mise niveau de leur organisation. Cette mise niveau touche autant les aspects du

management et de loutil de production que la gestion des ressources humaines.

La dtermination des facteurs de cout de production associe une bonne comptabilit

analytique, nous rappelle que les quipements dits utilitaires dappui loutil de

production (lectricit, chaudire, rseau vapeur, eau, froid, etc), souvent considrs

comme un mal oblig, prennent une importance significative dans la production.

La facture nergtique reprsente une part importante des couts dexploitation des

installations frigorifiques. Par consquent, la maitrise de la consommation nergtique

constitue un about de comptitivit conomique non ngligeable pour les entreprises

dont la production du froid constitue une activit principale et en particulier pour les

entrepts frigorifiques. Lamlioration de lefficacit nergtique des installations

frigorifiques peut galement engendrer dimportantes conomies dnergie pour les

nombreuses branches de lindustrie qui utilisent le froid dans des procds de

fabrication ou dans le conditionnement des locaux.

Par cette plaquette, il sagit de sensibiliser les responsables dentreprises aux

techniques damlioration des performances des quipements de production de froid,

et de dmontrer que des quipements maintenus en bon tat de fonctionnement

demeurent efficients et sont un gage de performance de loutil de production.

Cest dans ce cadre que sinscrit ce prsent projet, qui consiste calculer les charges thermiques dune chambre froide, a pour but de dterminer la puissance frigorifique du compresseur mettre en uvre pour la rfrigration de ces chambres. Le premier chapitre a pour but de prsenter la socit OMP, notre lieu de stage.

Le deuxime chapitre parle de la centrale froide OMP (description de linstallation

frigorifique) et les travaux durant la priode du stage

Le troisime chapitre a pour but dvaluer le bilan thermique dune chambre froide

commenant par un travail prliminaire, dans lequel on a cit les apports de chaleur

concernant le bilan, puis la ralisation de bilan frigorifique pour calculer la puissance

ncessaire installer.



Prsentation de la socit daccueil

Prsentation du projet



I. Prsentation de la socit daccueil

1. Historique dOMP :

Depuis sa cration en 1978, l'Omnium Marocain de Pche (OMP) s'est

considrablement investi dans le dveloppement du secteur halieutique national et le

renforcement de son assise industrielle. L'Omnium Marocain de Pche s'est taill une

renomme internationale en matrisant les divers mtiers lis la pche et a difi,

Tan -Tan Port (Royaume du Maroc), un complexe industriel intgr de valorisation

des produits de la mer unique de par ses capacits de production.

Le dveloppement industriel du Groupe Omnium Marocain de Pche a permis la

cration de 2200 emplois Tan -Tan et le Groupe ambitionne de pleinement

contribuer lInitiative Nationale pour le Dveloppement Humain (INDH) travers la

cration dactivits gnratrices de revenus lies la commercialisation des produits

IWASHII sur lensemble du Royaume.

Comptant sur toute son expertise industrielle et la matrise de la qualit de ses

produits, le Groupe Omnium Marocain de Pche a lanc une gamme varie de produits

surgels sous la marque IWASHII. Le Groupe entend ainsi rpondre et contribuer la

volont du Gouvernement daugmenter la consommation du poisson de 120 000

Tonnes additionnelles.

Ce complexe est parmi les plus importants au monde, a permis de doter la rgion de

lAtlantique sud dune base logistique dont 80% des installations sont rputs

dutilisation publique. Devant incomber normalement lEtat, ces investissements ont

t entirement vis--vis de lOMP relatifs au paiement des primes et subventions

prvues par les divers codes dinvestissements en vigueur, le groupe a t en mesure

de respecter le remboursement de lintgrit des emprunts dinvestissements

contracts.

LOMP est une socit anonyme, sig au port Tan-Tan 25 km de la ville, elle opre

dans le secteur de pche hauturire et la valorisation des produits. Elle a t cr en

1982 mais ses activits ne se sont mises en uvre quen 1985.



Historique dOMP

Figure 1 : histoire dOMP daprs le journal interne du groupe OMP

Le sige administratif du groupe OMP se trouve Casablanca et filiale Tan-

Tan. Ses filiales taient :

OMP Flotte

OMP Industries

IWASHII

PHIASUD

ALL APPRO

Les dbouches de lentreprise OMP sont plusieurs mais les marchs les

plus attractif pour lentreprise sont trois :

Europe, Afrique, japon

2. Les activits dOMP :



2.1. La pche :

Figure 2 : chalutier en mer, daprs le site du groupe OMP www.omp.ma

Pour rpondre aux besoins nationaux et internationaux en matire de pche le groupe

OMP sest dot dune importance flotte moderne de navires adapts aux conditions de

pche le long des cts sahariens.

Afin dassurer une fracheur des produits et un haut standard de qualit, ces bateaux

sont quips pour la conglation immdiate.

2.2 Chantier naval :

Figure 3 : Chantier naval OMP Figure 4 : Chantier naval OMP



LOMP a cr un chantier naval

moderne dot dquipements

performants afin dentretenir et de

prparer ses propres navires ceux de

la flotte hauturire marocain oprant

Tan-Tan ainsi que les bateaux de

pche traditionnelle. Le chantier

naval franchira prochainement la

construction avale.

Figure 5 : Chantier naval OMP

LOMP offre dautres services comme :

Les oprations portuaires (manutention de poisson, consignation et transit)

La valorisation des produits qui englobe llaboration et conglation, de

poisson, les

stockages des produits congels et production de glace en cailles.

Services au tiers (armement des bateaux, fournitures de matriel de pche) &

Rparation navale (travaux mcaniques et chaudronneries, lectriques et

lectroniques, travaux de carnage).

3. Les objectifs dOMP

De part de la nature de son investissement et sa localisation gographique, lOMP contribue

significative la ralisation des objectifs assigner au secteur des pches maritimes.

La promotion des exportations :

Lobjectif pour le groupe est de raliser 100 millions de dollars par an lexport.

Lemploi :

LOMP a cr ces huit dernires annes prs de 2200 emplois, ce nombre est doubl du fait

du dveloppement du groupe

Le complexe intgr de Tan-Tan port :

Gestion dune flotte moderne de 54 chalutiers conglateurs.

Elaboration, conglation et conditionnement de poisson (160 tonnes). Manutention et stockage des produits de la mer congels (5000 tonnes).



Recyclage des dchets de poisson en farine et en huiles (150 tonnes/jour). Fabrication de glace en caille et de caisses et de caisses isothermes. Rparation navales et divers services portuaires aux tiers. Centrale lectrique et usine de dessalement deau de mer

4. la cellule de recherche applique

En vue promouvoir une exploitation plus rationnelle de notre patrimoine halieutique,

lOmnium Marocain de Pche uvre depuis de nombreuses annes au dveloppement du

potentiel de la valorisation des ressources marines nationales et a mis en place une cellule de

recherche applique dote dune unit de production pilote, dun laboratoire de contrle et

dune cuisine industrielle permettant de tester un large ventail de recettes adaptes aux

traditions culinaires marocaines.

5. La gamme IWASHII

Cest le fruit des efforts de recherche considrables associant technologie de pointe et

savoir-faire marocain. Le procd de fabrication

dvelopp, objet dun dpt de brevet

dinvention, favorise une extraction optimale de

la chair de poisson tout en prservant sa texture

naturelle et ses qualits organoleptiques

.

Figure 6 : le produit IWASHII journal interne du groupe OMP

Les produits IWASHII sont surgels de manire professionnelle et conservent mieux et plus

longtemps leurs qualits nutritionnelles. Depuis la pche jusquau moment de lachat, les

produits IWASHII sont continuellement sous haute surveillance et conservs sans interruption

une temprature de 2C minimum tout au long de la chane de distribution.

6. La spcialisation des activits dOMP

LOMP a dcid de sorienter vers une spcialisation de ses activits par ples dexpertise et

mtiers, savoir :

OMP Flotte : Ddie lactivit pche hauturire.



OMP Industrie : Plateforme moderne de valorisation et de production des produits de la mer.

Chantier Naval de lAfrique : Offrant des services dentretien et rparations des chalutiers conglateurs.

ALLAPPRO : Entit charge de loptimisation des approvisionnements du groupe

IWASHII : Filiale entirement ddie la commercialisation et distribution des produits surgels.

7. Lorganigramme de l OMP

Figure 7 : organigramme du groupe OMP

II. Prsentation du projet

1. Dfinition

Etablir un bilan frigorifique, cest faire linventaire des quantits de chaleur extraire de lintrieur dune chambre froide, pour maintenir la temprature des produits constante. Les apports de chaleur se font par :

la conduction au travers des parois.

lintroduction des produits temprature ambiante extrieure.

la respiration des fruits et lgumes.

Le renouvellement dair.

Lactivit des travailleurs.



Le systme dclairage.

La ventilation mcanique.

2. Les dmarches

- Collecte des donnes.

- Traitement des donnes bilan frigorifique .

- Ralisation des mesures.

- Identification des amliorations possible.

3. Objectif

Le calcul des charges thermiques dune chambre froide a pour objet la dtermination de la puissance frigorifique de lquipement mettre en uvre pour la rfrigration de ces chambres.

Evaluer ltat de performance nergtique de chacun des lments constitutifs du cycle

frigorifique et de proposer des actions damliorations.

4. Cahier des charges technique

Pour faire un bilan frigorifique dune chambre froide, un cahier des charges ou se trouvent Les donnes techniques de base et ncessaire pour les calculs.

On a 50 chalutiers comme flotte pour la socit OMP, chaque navire 1150 Kg des vivres,

fruits et lgumes, donc il faut faire une chambre positif pour le stockage,

= 50() 1150 ( ) Donc = 57500

Chaque navire fait une marie dun mois puis il fait le retour au port pour dcharger la capture,

et embarque les vivres

Le produit conserver : des fruits et lgumes. P= 57.5 tonnes, la temprature des produits est

de 25 C (temprature moyenne ambiante).

Conditions de lair lintrieur de la chambre : le produit doit tre conserv une temprature

de 6 C et une hygromtrie de 90%.

La chambre froide a un volume de 833 m3 cest--dire des dimensions de (23.8m * 8.75m *

4m). Les murs et le toit de la chambre sont constitus de panneaux sandwichs dpaisseur de

10 cm et de coefficient dchange thermique K = 0.27 W/m2.K.

En quotidien on fera rentrer 2 tonnes de fruits et lgumes. Lintroduction des produits se fera

avec un chariot muni dun moteur de 1.2 KW et de la main duvre pendant 2 heures par

jour.avec 2 personnes travaillent dans la chambre froide pendent 2 heures chaque jour.



Central froid

Les travaux durant la priode

de stage



1. Centrale froid

1.1. Introduction

LOMP industries dispose dinstallations modernes aux normes HACCP, agres SEE, pour

llaboration et le stockage ngatif des produits de la mer dune capacit de traitement de plus

de 50.000 tonnes par an :

8.500 tonnes de capacit de stockage -25 C surgels Des units de traitement et de conglation avec une capacit de 120 tonnes /jour Lignes de production et de conditionnement spcialises pour surgels labors Une installation de surglation comprenant divers systmes de conglation

industrielle :

4 tunnels chariote

2 tunnels plaque

3 tunnels spirales pour surglation en IQF

Figure 8 : les chambres froids figure 9 : chambre froid

1.2. Centrale froid

Cest une installation frigorifique bi tage, qui utilise lammoniac comme fluide frigorigne

1.2.1. Linstallation bi tage

Linstallation bi tage ou La compression bi tage consiste amener le fluide frigorigne de la basse pression la haute pression partir de deux compresseurs monts en srie ou dun seul compresseur deux tages de compression.

Rappelons que, lorsque le taux de compression dpasse 8, le rendement volumtrique des

compresseurs se dgrade de faon importante.

Le transfert de chaleur entre deux niveaux de temprature loigns peut tre ralis par des

machines conomiquement viables si elles sont compression bi tage.



Figure 10 : Schma de principe dune machine bitage injection totale.

a : compresseur BP ; b : rservoir intermdiaire ; c : compresseur HP ;

d : condenseur ; e : lectrovanne ; f : rgleur manuel ; g : rgulateur de niveau ;

h : dtendeur thermostatique ; i : vaporateur.

Figure 11 Reprsentation du cycle de fonctionnement de la machine compression bitage de la figure 10 sur un diagramme enthalpique.

1.2.2. Quelque notion sur lammoniac (NH3)

Caractristiques de lammoniac (NH3) Dans des conditions normales de temprature et de pression (25 C et 101,3 kPa [1

atm ou 760 mm de Hg]), lammoniac se trouve ltat gazeux. Il est incolore, plus lger que lair et son odeur est vive.



Proprits physiques

Principales caractristiques physiques

Formule chimique : NH3

Masse molculaire : 17,03

Point dbullition : - 33,3 C la pression atmosphrique

Point de fusion : - 77,7 C

Densit de vapeur relative (air = 1) : 0,597 Densit de lammoniac liquide - 33,41 C :

0,682 g/cm3 Tension de vapeur : 200 kPa - 18,7 C 500 kPa 4,7 C 1 018 kPa (10,05 atm)

25 C 2 000 kPa 50,1 C 4 000 kPa 78,9 C

Limites dexplosibilit en volume dans lair : limite infrieure : 16 % limite suprieure : 25 %

Temprature dauto-inflammation : 651 C Volume de gaz 25 C libr par 1 litre de liquide

- 33,41 C : 979 litres (facteur dexpansion de ltat liquide ltat gazeux) Solubilit dans

leau 20 C : 33,1 % en poids Chaleur latente de vaporisation : 327,5 kcal/kg ou 1 371,24

kJ/kg

Proprits chimiques

La plupart des mtaux ne sont pas attaqus par lammoniac anhydre. Cependant, en prsence

dhumidit, lammoniac gazeux ou liquide attaque rapidement le cuivre, le zinc et de

nombreux alliages, plus particulirement les alliages de cuivre. Avec lor, largent et le

mercure, lammoniac forme des composs explosifs. Certaines matires plastiques ainsi que

des lastomres (caoutchouc synthtique et naturel) rsistent bien lammoniac anhydre.

Cependant, le chlorure de polyvinyle ne rsiste pas lammoniac liquide anhydre

1.2.3. Description de la centrale froide

La centrale compose de 6 les compresseurs frigorifiques vis, samifi BABCOCK srie

MKACWR 255

3 compresseurs consiste la premier tage, les compresseurs de basse pression

3 compresseurs consiste la deuxime tage, les compresseurs de haute pression

Le compresseur numro 4, cest un compresseur de rserve, qui peut tre soit basse ou haute pression



Figure 12 : schma de la centrale froid

Figure 13 : les compresseurs de linstallation frigorifique



Figure 14 : les condenseurs, refroidisseur, et bouteille de linstallation

Figure 15 : sparateur de liquide figure 16 : roubine de lammoniac



Figure 17 : Les pompes NH3 Figure 18 : mme figure 17

2. les travaux effectus durant le stage

2.1. la centrale froide Les procdures de mise en marche de linstallation.

La surveillance pendant la marche.

Larrt normal de linstallation.

2.2Au navire de pche La visite des compresseurs frigorifiques, le dmontage, la rparation, et le montage.

(les compresseurs piston, GRASSO, srie RC9),

Figure 19 : visite dun compresseur frigo. Figure 20 : les pistions dun compresseur frigo



Gnralits sur le froid



I. Gnralits sur le froid

On distingue dans le domaine du froid deux domaines distincts :

- La rfrigration qui consiste produire et maintenir une temprature infrieure

la temprature ambiante.

- La cryophysique, qui la science des proprits de la matire trs basse

temprature (quelques kelvin).

1. Bref historique de la production de froid

- 1857 Ferdinand Carre ralise la premire machine frigorifique compression, la

premire machine absorption fonctionnement continu (1860). Il est galement

le premier utiliser lammoniaque comme fluide frigorifique.

- 1876 Charles Tellier amnagea le premier navire cales rfrigres, qui

russit transporter sur le trajet Rouen Buenos Aires des viandes conserves en

parfait tat.

2. Systme de production du froid

Les systmes de production de froid se

basent, sur des cycles thermodynamique

ou processus physique, qui prsentent un

transfert continu dnergie thermique dune zone basse temprature une zone haute temprature. La source calorifique

haute temprature provient dhabitude de lair ambiant. Tout processus pratique de production de

froid implique lintervention dun fluide, appel frigorigne, qui subit des

transformations thermodynamique

contrles au cours dun cycle dfini de fonctionnement.

Figure 21 : systme de production de froid

Nous comprendrons mieux les systmes de production de froid si nous partons dune brve

analyse thermodynamique de leur comportement. Il convient pour ce faire de traiter le sujet



sous un angle purement graphique, laide de diagrammes qui tablissent les rapports entre

les variables thermodynamique intervenant dans le phnomne.

tant donn que les principaux processus de production de froid se basent sur les cycles

thermodynamiques de compression de vapeur et dabsorption, nous allons procder une

brve description de ces derniers

3. Cycle de compression de vapeur

Une machine frigorifique qui fonctionne selon le cycle de compression de vapeur, comprend quatre

lments fondamentaux dcrits sur la figure ci-dessous.

Figure 22 : Cycle de compression de vapeur

3.1. Compresseur Il comprime, sans pertes thermodynamiques, de la vapeur sature basse temprature et

pression (tat reprsent sur le point 1), ce qui lamne un tat plus lev de pression et

enthalpie (tat 2), au prix dun travail externe fourni au compresseur par un lment

moteur.

Figure 23 : cycle de compression



3.2. Condenseur

La vapeur rchauffe venant du compresseur (tat 2), traverse le condenseur en passant de ltat de

vapeur sature ltat de liquide sature. La temprature du fluide frigorigne reste toujours

suprieure celle de la source de chaleur, permettant ainsi que dans le condenseur, le frigorigne cde

une quantit de chaleur quivalent la diminution denthalpie depuis son entre sous forme de vapeur

rchauffe, jusqu sa sortie sous forme de liquide.

Figure 24 : cycle de condensation

3.3. Dtendeur

Grace ce dispositif, le liquide sous pression sort du condenseur, se rpand immdiatement et

conserve ainsi son contenu total en chaleur. Cette transformation isenthalpique produit la

vaporisation dune petite partie du fluide frigorigne et le refroidissement du mlange liquide

Figure 25 : cycle de dtente

3.4. Evaporateur



Echangeur de chaleur ou le frigorigne liquide succion une temprature plus basse que la source

froide, prlve de la chaleur au milieu ambiant pour svaporer et passer ltat de vapeur sature,

cest--dire ltat dentre au compresseur. Le cercle thermodynamique est ainsi boucl.

Figure 26 : cycle de vaporisation

3.5. Bilan dnergie de la machine frigorifique

En vertu du premier principe de la thermodynamique, il y a conservation de lnergie : c..d. que la

quantit de chaleur rejete au condenseur qc doit tre gale la chaleur extraite lvaporateur q0

et plus le travail Wth consomm pour faire tourner le compresseur.

Do lquation, qc=q0 + Wth

Cette quation traduit donc le bilan dnergie de la machine frigo idalise.

3.6. Rendement de cycle

On dterminera les avantages dun systme par rapport une autre en dfinissant le coefficient

de performances ou COP. Ce coefficient est le suivant :



COP= ()()

()()

Figure 27 : cycle thermodynamique p-H

Qui quivaut au rapport :

4. Schma typique dune installation frigorifique

Les cycles frigorifiques bass sur la compression de vapeur emploient une grande varit de fluides frigorignes qui sont choisis en fonction du champ dapplication du systme de production de froid car chaque frigorigne possde des proprits adaptes une application.

Figure 28 : exemple dune installation de froid complte



5. les diffrents composants accessoires du cycle frigorifique Bouteille accumulatrice Il permet de compenser les variations de demande de dbit du dtendeur thermostatique et il

permet aussi daccumuler la totalit du fluide frigorigne en cas de panne. Voyant du liquide Il sert indiquer :

- ltat du fluide frigorigne dans la conduite liquide de linstallation

- la teneur en humidit du fluide frigorigne

- le passage dans la conduite de retour allant de la sparation dhuile au compresseur.

Vanne lectromagntique

Est une appareille qui ralise lisolement des circuits fluidiques par une commande lectrique.

dshydrateur Il limine efficacement :

- lhumidit : elle est absorbe et emmagasine. le dshydrateur empche ainsi la formation de glace au dtendeur.

- les acides nuisibles : il emmagasine les acides nuisibles se produisant dans le circuit

frigorifique empchant ainsi toute corrosion.

- les particules trangres : ce sont les boues et produits de dcomposition de lhuile. Il limine ces matires grce un systme de filtrage trs pouss de sorte prvenir des arrts

provoqus par lobstruction des orifices de vanne, trous dgalisations ou tubes capillaires.

Thermostat Cest de contrler la temprature dune surface ou dune ambiance froide avec un diffrentiel, entre lenclenchement et coupure, bien dtermin. Ils peuvent tre, larrt ou dpart constant.

Pressostat BP de rgulation Il permet dassurer le fonctionnement automatique de linstallation en fonction de la pression

dvaporation et de rguler la temprature de lenceinte refroidie.

Pressostat BP de scurit Il permet de mettre le compresseur larrt en cas des baisses anormales de la pression daspiration et de rtablir le fonctionnement lorsque les conditions sont redevenues normales. Pressostat HP de rgulation Il permet dassurer automatiquement la ventilation du condenseur en fonction des variations

de la haute pression.

Pressostat HP de scurit Il provoque larrt du compresseur en cas de hausse anormale de la pression de refoulement et de rtablir le fonctionnement lorsque les conditions sont redevenues normales. Sparateur dhuile Est une appareille mont le plus prs possible du compresseur et il assure la sparation dhuile entrain par les vapeurs chaudes refoul par le compresseur.

Pressostat diffrentiel dhuile



Le pressostat diffrentiel dhuile est un appareil de scurit permettant de mettre le groupe

larrt chaque fois que la pression dhuile est insuffisante (compresseurs lubrifis sous

pression).

6. Isolation des chambres froides

6.1. Gnralits sur lisolation

Lisolation permet de diminuer le cot des frigories produites. Les isolants limitent les

changes thermiques entre le milieu extrieur et le milieu intrieur. Une bonne isolation

simpose donc pour les chambres froides afin de rduire les apports thermiques.

Avoir une faible densit.

Avoir une trs faible conductivit thermique.

Avoir une bonne rsistance la diffusion de la vapeur.

Etre imputrescible.

Etre rsistant, et stable entre certaines limites de temprature.

Etre inflammable.

Etre sans action sur le fer ou les matriaux en contact.

Etre dun prix raisonnable.

6.2. Les types des isolants utiliss

Les principaux matriaux isolants utiliss dans les chambres froides sont les suivants :

Mousses de polyurthanne

Ces mousses rigides sont fabriques partir de mlange de polyisocyanates et de polythers

qui en prsence dargents gonflants donnent naissance une mousse de matire plastique alvolaire.

Les produits issus des moules de fabrication sont dcoups en panneaux et utiliss comme les

panneaux de lige ou de polystyrne.

Masse volumique : 30/40 kg/ m3.

Coefficient de conductibilit : 0.025 w/m.k.

Panneaux sandwichs

Les revtements intrieur et extrieur des panneaux sandwichs me isolantes en

polyurthane sont en tle traite contre loxydation, peinte avec une peinture laque cuite ou

four, ils peuvent tre galement constitus par des rsines polyesters.

6.3. Les normes disolation



Lisolation des chambres froides a une importance capitale sur le fonctionnement gnral de linstallation. Trop faible, elle facilite lentre de chaleur par conduction travers les parois et laugmentation du temps de marche du compresseur.

Lisolation doit limiter le coefficient global de transmission thermique 0.27 W/m2.k

travers toutes les parois des chambres froides.

Isolation des parois verticales et du plafond

La construction de lisolation des parois verticales et du plafond sera ralis laide des parois en sandwich constitu de :

Face extrieur et intrieur en tle dacier laqu en blanc, dont les caractristiques sont - Epaisseur (0.60 mm dacier + 0.032 mm dune couche de laque polyester des deux

cts), er = 0.064 mm

- Conductivit thermique quivalente (parois acier + laque en polyester), = 3.744 W/m.k.

Une me isolante en maousse de polyurthane, injecte entre les deux tles de part et dautre de la paroi, et possdant une densit de 40 Kg/m3 et une conductivit thermique de 0.028 W/m2.K.

Les panneaux du sol

Les panneaux du sol doivent :

Avoir une rsistance mcanique capable de supporter des charges de stockage et de roulement.

Etre dots dun revtement intrieur au minimum de 20 mm dpaisseur en contreplaqu et recouvert dune rsine phnolique antidrapante.

Avoir une lgre pente dcoulement pour permettre le nettoiement. Isolation des portes De la mme faon que les portes seront des panneaux en sandwich avec les caractristiques

suivantes :

Dimensions : 2300 * 2100 mm ou 2300 * 1530 mm

Faces intrieurs et extrieures en tle en acier galvanise laque de 0.63 mm, de couleur bleu.

Une me isolante en mousse de polyurthane, injecte entre les deux tles de part et dautre de la paroi, et possdant une densit de 40 Kg/m3 et une conductivit thermique de

0.028 W/m2.K.

Des joints dtanchit.

Un rideau dair, command par un contact de porte, qui vite que lors de louverture des portes, de lair et sec ne schappe pas le bas et que lair chaud et humide ne pntre pas le haut. Il sert aussi de barrire anti-insectes car il maintient une pression suprieure lair de la chambre froide.



Travail prliminaire

Ralisation du bilan thermique frigorifique

Calcule de la puissance frigorifique



I. Travail prliminaire 1. Apports de chaleur intervenant dans le bilan frigorifique Il sagit des charges thermiques prendre en compte pour le bilan frigorifique de linstallation que nous voulons dimensionner. Ces charges se rsument en deux composantes : les charges

internes et les charges externes.

1.1. Les charges externes Il sagit dans notre cas de :

les charges dues aux apports de chaleur par transmission travers lenveloppe des chambres froides (parois verticales, plancher bas et plancher haut).

les charges dues au renouvellement dair.

les charges dues louverture des portes. 1.2. les charges internes Les charges internes sont elles-mmes rparties en deux parties : les charges dpendantes des

denres entreposes et les charges indpendantes des denres entreposes. Dans notre cas il

sagit de : les charges thermiques internes indpendantes des produits entreposs : les charges dues lclairage les charges dues au personnel les charges dues aux transpalettes les charges dues la chaleur dgage par le moteur du ventilateur dvaporateur les charges thermiques dues aux rsistances de dgivrage les charges thermiques internes dpendantes des denres entreposes : les charges dues aux produits entrants les charges dues la respiration des produits

II. ralisation du bilan thermique frigorifique

Mthodologie :

a. dterminer les diffrentes tempratures : intrieure (temprature maintenir), extrieures (murs, sol, plafond, etc).

b. dresser un inventaire des apports.

c. calculer les diffrents apports en KJ.

d. dterminer le temps de fonctionnement de la machine frigorifique ou le temps de refroidissement ncessaire.

e. calculer la puissance frigorifique installer.

1. calcul des charges thermiques externes

1.1. Charges thermique par transmission travers les parois



Pour dterminer cette charge, on dtermine dabord la puissance frigorifique due aux apports travers les parois. Pour chaque paroi de la chambre, cette puissance est dtermine par la

formule :

tr =(k . S)(Text Tint) (W)

K coefficient dchange thermique global de la paroi considre W/m2.K

Text Temprature extrieure K

Tint Temprature intrieure K

S Surface de la paroi considre m2 Avec :

K=1

Rth=

1

Rsi+

+

=1

1

+

+

1

Rth Rsistance thermique total de la paroi m2.K/W

Coefficient de conductivit thermique du matriau W/m.k

Rsi et Rse Rsistance superficielle interne et externe m2.K/W

e Epaisseur du matriau m

hi et he Coefficient de transmission radio-convectif W/m2.k

La charge due aux transmissions travers les parois est alors dduire par la formule :

Qtr =

(kj)

1.2. charges dues au renouvellement dair Pour des raisons suivantes :

maintenir les denres en tat de fraicheur. liminer les odeurs. viter une modification de la composition de lair due la respiration des produits

vgtaux et des personnes.

Le renouvellement du louverture des portes est prvu. La quantit dair neuf admise (par louverture de la porte), doit tre refroidie de la temprature extrieure la temprature de la chambre froide et constitue donc une charge thermique. Elle est calcule par :

Q re =()

(kj)

V Volume de la chambre froide vide m3

he Enthalpie spcifique de lair extrieur KJ/Kg



hi Enthalpie spcifique de lair intrieur KJ/Kg

N Nombre de renouvellement dair par jour -

Vsp Volume spcifique de lair extrieur m3/Kg

O :

- et hi sont dtermines par le diagramme psychromtrique de lair humide. Lhumidit relative de lair de la chambre froide peut alors tre prise gale 90%.

- N : nombre de renouvellement dair par jour calcul par la formule suivante :

N=

1.3. charges dues louverture des portes Le calcul de la charge thermique par louverture des portes passe par la dtermination du dbit massique dair circulant par la porte. On donne lexpression permettant de calculer ce dbit en Kg/h.

mop = (8+0,067*)*touv * pai * H * Cmin *[ (

)]

Ou :

Ecart de temprature de lair entre les 2 cot da la porte C

touv Temps douverture des portes min/h

Pai Masse volumique de lair dans la chambre froide Kg/m3

Pae Masse volumique de lair extrieur Kg/m3

hai Enthalpie de lair dans la chambre froide KJ/Kg

hae Enthalpie de lair extrieur (diagramme de lair humide KJ/Kg

L Largeur de la porte m

H Hauteur de la porte m

Cmin Coefficient de minoration d la prsence ventuelle dun rideau dair

Dans le cas dune porte sans rideau Cmin =1 tandis que dans le cas dune porte avec rideau

Cmin=0,25

Dtermination du temps douverture des portes



Touv =

min/h

dt : Dure moyenne douverture des portes pour permettre le des marchandises en minute

par tonne.

fj : Flux journalier des marchandises en tonne/jour. Le flux journalier de marchandises se

dtermine par exprience sur la base de la contenance totale de la chambre froide en Kg.

Do la charge thermique par renouvellement :

Qop= mop * h * 24 (Kj)

mop Dbit massique dair sec entrant Kg/h

h Diffrence denthalpie (hae-hai ) KJ/Kg

Dans le cas dune chambre froide nayant quune seule porte, on calcul uniquement les

charges thermiques par renouvellement dair Qop=0 . Cependant, si la chambre comporte

plusieurs portes, il faut calculer cette charge thermique due louverture.

2. calcul des charges thermiques internes On les classe en deux catgories : les charges thermiques indpendantes des denres

entreposes et les charges thermiques dpendantes des denres entreposes.

2.1. charges thermiques internes indpendantes des denres entreposes

charges thermiques dues lclairage La charge thermique apporte par les lampes est donne par :

Qcl = 3,6 * n * P * t (Kj)

n Nombre des lampes -

P Puissance install W

t Temps de marche par jour h



charges thermiques dues aux personnes

Elle est obtenue par la formule :

Qper= P * n * t * 3,6 (Kj)

n Nombre des personnes -

P Puissance dgage par une personne W

t Temps de prsence dans la chambre froide h

dtermination de la puissance dgage par personne

Temprature de la chambre froide (C)

Puissance dgage par une personne (W)

10 210

5 240

0 270

-5 300

-10 330

-15 360

Tableau 1 : la puissance dgage par personne

charges thermique dues des machines diverses Ces machines peuvent tre diversifies : transpalette lectrique.

On a ;



Qmach = P * t * n * 3,6 (Kj)

n Nombre de matriels roulants dun type donn -

P Puissance de la machine W

t Temps de fonctionnement par jour h

apports par les ventilateurs Dans les chambres froides les moteurs utiliss pour assurer un brassage et une circulation efficace de

lair au niveau des vaporateurs, dgagent une puissance thermique donne par :

Qvent = P * t * n * 3,6 (kj)

n Nombre de ventilateur -

P Puissance de ventilateur W

t Temps de fonctionnement par jour h

apports par le dgivrage Dans les chambres froides, il faut prvoir un systme de dgivrage pour les vaporateurs pour

conserver la bonne puissance frigorifique. Le dgivrage induit des charges thermiques donnes par :

Qdeg = P * t * 3,6 (Kj)

t Temps de dgivrage par jour

h

P Puissance de dgivrage

W

2.2. charges thermiques internes dpendantes des denres entreposes

apports par les denres entrants



La quantit de chaleur extraire des denres dans le cas dune chambre froide positive ne

reprsente quune certaine quantit de chaleur sensible entre la temprature dintroduction des

produits et la temprature de la chambre froide correspondant la temprature de stockage.

Qden =mden * C * (kj)

mden Masse des produits

Kg

C Capacit thermique des produits KJ/Kg.K

Temprature initiale des produits- temprature finale K

apports par la respiration des denres Les fruits et lgumes en particulier dgagent de la chaleur par respiration, elles voluent en

fonction de la temprature. Donn par la relation suivante :

Qres = m * Cres (kj)

m Masse des produits Tonne

Cres Chaleur de respiration des produits KJ/Kg.24h

III. calcule de la puissance frigorifique

1. dtermination des charges thermique externes

1.1. apports par les parois Dimensions intrieures de la chambre :

- longueur : 23.8 m

- largeur : 8.7 m

- hauteur : 4 m



- volume : 828.24 m

tr = (K . S )(Text T int ) (W)

Qtr =360024

1000 ( Kj)

Panneaux sandwich : (donnes DAGGARD)

Epaisseur (mm) 60 100 150

Coefficient de transmission surfacique K (W/m2.K) 0.43 0.26 0.17

K =

=

+

+

=

+

+

Application numrique :

hi=10W/m2.K et he= 13 W/m2.K

e1=0,63 (mm) (paisseur de lacier) et e2= 98,74 (mm) (paisseur de polyurthanne)

1=3,744 W/m.K (conductivit de lacier inoxydable) et 2= 0,028 W/m.K (polyurthanne)

K=

+

,

,+

,

,+

Donc K= 0,27 W/m2.K



Tableau 2 : apports par les parois de la chambre froide

1.2. apports par le renouvellement dair

Qre=()

(kj)

caractristiques de lair intrieur :Ti=60C et Hr=90%

caractristiques de lair extrieur : Ti=340C et Hr =40%

V = 828.24 m3 N = 2.43 he= 68.43 KJ/Kgas hi= 19.12 KJ/Kgas

Coefficient de transmission

surfacique K

surface (m2)

cart de

temprature puissance

transmise (W)

Mur1 0.27 95.2 28 719.712

Mur2 0.27 34.8 22 206.712

Mur3 0.27 95.2 2 51.408

Mur4 0.27 34.8 22 206.712

Plafond 0.27 207.06 24 1341.75

sol 0.27 207.06 9 503.16

Total(W) 3028.454

Conversion en nergie

*86.4

Apports Qtr (Kj)

261658.43



Vsp= 0.889 m3/Kg

Qre=111633.8 Kj

1.3. apports par louverture des portes

Dans notre cas la chambre considre comporte une seule porte alors on calcule simplement

la charge thermique dues au renouvellement dair.

Qop = 0 (Kj)

2. dtermination des charges thermiques internes

2.1. apports par lclairage

Qcl=3.6 Application numrique :

n = 12 P = 36 W t = 2 h

Qcl=3110.4 Kj

2.2. apports par les personnes

Q per = . (Kj)


n=2 P=240W t=2h

Q per=

2.3. apports divers

Qmach= . ()


n=2 P=1200W t=2h



Qmach=

2.4. apports par la ventilation

Qvent= . ()


n=6 P=430W t=22h

Qvent= ()

2.5. Apports par le dgivrage Dans notre cas le dgivrage des vaporateurs fait avec lair produit par les ventilateurs,

pendant 2h par jour. Alors que lapport par le dgivrage est nul.

2.6. Apports par les produits - nature du produit : fruits et lgumes.

- introduction journalire : 2000 Kg

- temprature initiale : 25 C

- temprature finale : 6 C

= () = ()

masse (Kg) chaleur massique

unit cart de temprature

(K)

nergie (KJ)

produit entrants 2000 3.98 (KJ/Kg.K) 19 151240

respiration 2000 2.09 (KJ/Kg.24h 4180

apports (KJ/24h)

155420

Tableau 3 : apports par les produits de la chambre

3. rcapitulatif des charges thermiques



Composantes

Types dapport

Valeur (KJ)

Apports par les parois 261658.43

Apport par renouvellement dair 111633.8 Apports par louverture des portes 0

Apports par lclairage 3110.4 Apports par les personnes 3456

Apports divers 86400

Apports par la ventilation 204336 Apports par les denres 151240

Apports par la respiration 4180 Apports par le dgivrage 0

Tableau 4 : rcapitulatif des charges thermiques

4. calcul de la charge thermique effective La charge thermique effective gale la somme des charges prcdentes, donc :

=

= + + + + + + + + +


=. ()

5. la puissance du groupe installer

Le temps de fonctionnement du groupe est de 22h par jour. Alors que la puissance du

groupe est calcule sous la formule suivante :

=


= . ()



Conclusion

Ltude thermique a permis de mettre en exergue lensemble des

charges thermiques susceptibles dtre prises en compte dans les

calculs thermiques des chambres froides. Ces charges tant trs

difficiles dterminer proprement, il savrera ncessaire dans la

phase de conception, de faire des hypothses pour simplifier les

calculs propres de ces charges dans le but de connaitre les

puissances frigorifiques.



Conclusion gnral

Au terme de mon premier stage, que jai pass la socit OMNIUM MAROCAIN DE PECHE FLOTTE , il mest indispensable de souligner le grand intrt que ma apport cette priode non seulement sur le plan pratique mais aussi sur

le plan social.

Ce stage est, pour moi, un complment pratique de ma

formation thorique, car jai pu faire le contact avec la vie professionnelle, en plus jai acquis beaucoup dinformation en matire de connaissances gnrales

Sans oublier de mettre le point sur les relations humaines, la

communication et la mthodologie du travail, que jai appris

matriser pendant ce stage.



Bibliographie

gestion rationnel de lnergie thermique (comment amliorer la performance des quipements de production de froid ?)

Aide-mmoire,Froid industriel , Jean Desmons calcul des chambres froides ; H-J breidert, ditions Pyc livres cours de machines frigorifiques (ISPM , Monsieur H.AIT EL

BATOUL)

Webographie

http://www.omp.ma http://www.energieplus-lesite.be http://www.froid-clim.net1.fr/



Annexes ANNEXE 1 : estimation du temps douverture des portes (source : calcul des chambres froides

ANNEXE 2: caractristiques du fluide frigorigne R22

ANNEXE 3 : Coefficient K des panneaux sandwich

Mémoire de Projet de Fin d'Etudes

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