Un refroidisseur est simplement un appareil qui permettait d’évacuer la chaleur de quelque chose. À des fins industrielles, les refroidisseurs peuvent être considérés comme un composant d'un système mécanique complexe utilisé pour éliminer la chaleur d'un processus ou d'une substance. Pour bien comprendre ce qu'est un refroidisseur, une connaissance fondamentale des principes de la réfrigération de base est nécessaire. Bienvenue à l'école de cool de Berg.
Avant d'entrer dans les bases de la réfrigération, quelques définitions de base doivent être considérées:
est une forme d'énergie transférée grâce à une différence de température. La chaleur existe partout à un degré plus ou moins grand. En tant que forme d'énergie, elle ne peut être ni créée ni détruite, bien que d'autres formes d'énergie puissent être converties en chaleur, et inversement. Il est important de se rappeler que l’énergie thermique circule dans une seule direction; d'un objet plus chaud à un objet, une substance ou une zone plus froids.
est un terme relatif qui fait référence au manque de chaleur dans un objet, une substance ou une zone. Une autre définition le décrit comme l'absence de chaleur. Aucun procédé n'a encore été mis en place pour atteindre le "zéro absolu", l'état dans lequel toute la chaleur a été retirée de tout objet, substance ou zone. Théoriquement, ce point zéro serait à 459,69 degrés sous zéro sur l'échelle du thermomètre Fahrenheit ou à 273,16 degrés sous zéro sur l'échelle du thermomètre Celsius.
ou processus de refroidissement, consiste à éliminer la chaleur indésirable d'un objet, d'une substance ou d'un espace sélectionné et à la transférer dans un autre objet, une substance ou un espace. L'élimination de la chaleur fait baisser la température et peut être obtenue en utilisant de la glace, de la neige, de l'eau glacée ou une réfrigération mécanique.
consiste à utiliser des composants mécaniques disposés dans un " système de réfrigération " dans le but de transférer de la chaleur.
sont des composés chimiques qui sont alternativement comprimés et condensés en un liquide, puis autorisés à se répandre en vapeur ou en gaz lorsqu’ils sont pompés dans le système de réfrigération mécanique.
Le cycle de réfrigération est basé sur le principe physique connu de longue date selon lequel un liquide qui se dilate en un gaz extrait la chaleur de la substance ou de la zone environnante. (Vous pouvez tester ce principe en mouillant simplement votre doigt et en le tenant debout. Il commence immédiatement à se sentir plus froid que les autres, en particulier s'il est exposé à un mouvement d'air. , il extrait la chaleur de la peau du doigt et de l’air autour de celle-ci).
Les réfrigérants s'évaporent ou "bouillissent" à des températures beaucoup plus basses que l'eau, ce qui leur permet d'extraire la chaleur plus rapidement que l'eau à votre doigt.
Le cycle de réfrigération consiste à éliminer la chaleur indésirable d'un endroit et à la rejeter dans un autre. Pour ce faire, le réfrigérant est pompé dans un système de réfrigération fermé. Si le système n'était pas fermé, il utiliserait le réfrigérant en le dissipant dans le fluide environnant. Comme il est fermé, le même fluide frigorigène est utilisé à maintes reprises, car il traverse le cycle en retirant de la chaleur et en la déchargeant. Le cycle fermé sert également à d'autres fins; il empêche le fluide frigorigène de devenir contaminé et contrôle son débit, car il s'agit d'un liquide dans certaines parties du cycle et d'un gaz ou d'une vapeur dans d'autres phases.
Regardons ce qui se passe dans un cycle de réfrigération simple et les principaux composants impliqués. Il existe deux pressions différentes dans le cycle: la pression d'évaporation ou la pression basse dans le "côté bas" et la pression de condensation ou la pression élevée dans le "côté haut". Ces zones de pression sont séparées par deux points de division: l’un est le doseur où le débit de réfrigérant est contrôlé et l’autre au niveau du compresseur, où la vapeur est comprimée.
Le doseur est un point où nous allons commencer le voyage à travers le cycle. Il peut s’agir d’un détendeur thermique, d’un tube capillaire ou de tout autre dispositif permettant de contrôler l’écoulement du réfrigérant dans l’évaporateur, ou le serpentin de refroidissement, en tant que réfrigérant à basse pression et à basse température. Le réfrigérant en expansion s'évapore (change d'état) lorsqu'il passe dans l'évaporateur, où il élimine la chaleur de la substance ou de l'espace dans lequel se trouve l'évaporateur.
La chaleur se déplace de la substance la plus chaude vers l'évaporateur, refroidie par l'évaporation du réfrigérant dans le système, ce qui provoque son "ébullition" et son évaporation, le transformant en vapeur. Ceci est similaire au changement qui se produit lorsqu'un seau d'eau est bouilli sur le réchaud et que l'eau se transforme en vapeur, sauf que le réfrigérant bout à une température beaucoup plus basse.
Maintenant, cette vapeur basse pression et basse température est aspirée vers le compresseur où elle est comprimée en une vapeur haute température et haute pression. Le compresseur le décharge dans le condenseur, de sorte qu'il puisse renoncer à la chaleur qu'il récupère dans l'évaporateur. La vapeur de réfrigérant est à une température supérieure à celle de l'air traversant le condenseur (type à refroidissement par air); ou de l'eau traversant le condenseur (type à refroidissement par eau); par conséquent, cela est transféré de la vapeur de réfrigérant plus chaud à l’air ou à l’eau plus froid.
Dans ce processus, lorsque la vapeur est retirée de la chaleur, un changement d'état a lieu et la vapeur est condensée dans un liquide à haute pression et haute température.
Le réfrigérant liquide se dirige maintenant vers le dispositif de dosage où il passe à travers une petite ouverture ou un orifice où une chute de pression et de température se produit, puis il entre dans l'évaporateur ou le serpentin de refroidissement. Lorsque le fluide frigorigène pénètre dans la grande ouverture du tube ou du serpentin de l'évaporateur, il se vaporise, prêt à démarrer un autre cycle dans le système.
Le système de réfrigération nécessite certains moyens de connecter les principaux composants de base - évaporateur, compresseur, condenseur et dispositif de mesure -, tout comme les routes connectent les communautés. Les tubulures ou "conduites" rendent le système complet de sorte que le réfrigérant ne fuie pas dans l'atmosphère. La conduite d’aspiration relie l’évaporateur ou le serpentin de refroidissement au compresseur, la conduite de gaz chaud ou de refoulement relie le compresseur au condenseur, et la conduite de liquide est la tubulure de raccordement entre le condenseur et le doseur (détendeur thermique). Certains systèmes auront un récepteur immédiatement après le condenseur et avant le dispositif de mesure, où le réfrigérant est stocké jusqu'à ce qu'il soit nécessaire pour l'évacuation de la chaleur dans l'évaporateur.
Il existe de nombreux types et variantes des composants du cycle de réfrigération. Par exemple, il existe au moins une demi-douzaine de types de compresseurs différents, du piston alternatif au piston en passant par une vis, une spirale et une hélice centrifuge, mais la fonction est la même dans tous les cas - celle de comprimer la vapeur chargée de chaleur vapeur de température.
La même chose peut être dite des surfaces du condenseur et de l'évaporateur. Il peut s’agir de tuyaux nus ou de condenseurs à ailettes et d’évaporateurs équipés de ventilateurs à commande électrique pour faire passer l’air à travers l’air ou d’une pompe à condensateur pour pomper l’eau à travers un condenseur à refroidissement par eau.
Il existe différents types de doseurs permettant de réguler le réfrigérant liquide dans l'évaporateur, en fonction de la taille de l'équipement, du réfrigérant utilisé et de son application.
Le système de réfrigération mécanique décrit ci-dessus est essentiellement le même, qu’il s’agisse d’un réfrigérateur domestique, d’un congélateur basse température, d’un système de climatisation confort, d’un refroidisseur industriel ou d’un équipement de refroidissement commercial. Les réfrigérants seront différents et la taille de l'équipement variera considérablement, mais le principe de fonctionnement et le cycle de réfrigération restent les mêmes. Ainsi, une fois que vous avez compris les actions simples qui se produisent dans le cycle mécanique de réfrigération, vous devez bien comprendre le fonctionnement d’un système de réfrigération.
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