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REFROIDISSEURS DE GAZ DE RESONANCE. Les refroidisseurs de gaz de résonance sont des dispositifs frigorifiques non-polluants, nutilisant pas du fréon,

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1 REFROIDISSEURS DE GAZ DE RESONANCE

2 Les refroidisseurs de gaz de résonance sont des dispositifs frigorifiques non-polluants, nutilisant pas du fréon, de lammoniaque et dautres frigorigènes pareils à ceux-ci, à la base desquels les machines à compression de vapeur fonctionnent. Le coefficient de performance de ces dispositifs nest pas inférieur et dans de nombreux cas il est même supérieur à celui des installations à compression de vapeur. Nimporte quel gaz, y compris lair est un agent actif de ces machines.

3 A la différence des machines à compression de vapeur, dont le fonctionnement nest optimal que dans la zone limitée de températures de lenvironnement à la suite des propriétés physiques des frigorigènes qui y sont utilisés, les refroidisseurs de résonance fonctionnent avec la même efficacité à nimporte quelle température. Outre les refroidisseurs de résonance on distingue aussi dautres dispositifs pour la production frigorifique sans utilisation des frigorigènes tels que des détendeurs à piston, des turbodétendeurs, des tubes vortex de Ranque et des tubes à impulsion de Gifford. Ainsi les détendeurs à piston permettent dobtenir les températures assez basses du gaz de refoulement, mais leur coefficient de performance nest pas haut suite aux consommations énergétiques importantes liées au moteur mécanique à piston. Cest pourquoi à présent les détendeurs à piston sont presque entièrement substitués par les turbodétendeurs ayant un haut coefficient de performance, mais étant des dispositifs techniquement complexes, produisant de hautes exigences envers la qualité du gaz ou de lair, sont difficiles à réparer et à maintenir, et de ce fait sont applicables dans les domaines assez limités et spécifiques.

4 Dans les tubes vortex de Ranque on utilise leffet de séparation de température du gaz dans les zones centrale et périphérique du courant tourbillonnaire en mouvement. Mais puisque la partie refroidie du courant ny est pas supérieure à 30%, et 70% environ séchauffe, ces tubes ont le coefficient de performance très bas et ne peuvent être utilisés que dans les cas où les dépenses pour la consommation énergétique ne jouent pas un grand rôle – dans les unités de laboratoire de capacité insignifiante. Les élargeurs à impulsion de Grifford ont le coefficient de performance plus haut par comparaison aux tubes vortex, les premiers ont aussi un mécanisme simple et ont un haut degré de fiabilité. Mais leur coefficient de performance nest pas assez haut tout de même pour concourir valablement avec les cycles à compression de vapeur. Les refroidisseurs de gaz de résonance incluent les propriétés positives des tubes à impulsion de Grifford et utilisent le principe de travail presque pareil où au lieu des pistons, des cylindres mécaniques etc. on utilise le piston à gaz dynamique, se formant à laide des ondes de choc périodiques, créées en volume utile par le vannage spécial. La formation de tel piston à gaz après lequel le refroidissement adiabalique du gaz se passe est réalisée avec les dépenses énergétiques minimales. La partie de lénergie du gaz utilisé comprimé est destiné à la création du piston à gaz chaud, qui sort en dehors de la chambre de travail dans le refroidisseur de résonance avec le gaz refroidi à travers le distributeur de gaz.

5 Cette partie du gaz est compensée par la portion du gaz qui est plus froid, amené de lautre volume, qui se mélange avec le gaz froid élargi et le pousse dans la tuyauterie déchappement du refroidisseur de résonance. La partie du gaz chaud qui est sortie produit effectivement le surplus chaud dans le milieu extérieur et dans le système de refroidissement forcé, qui peut fonctionner comme une source de chaleur et de leau chaude pour les besoins techniques, en diminuant les dépenses énergétiques générales du consommateur. Ultérieurement cette partie du gaz refroidie entre de nouveau dans le cycle de travail de linstallation de résonance. Aussi dans les refroidisseurs de résonance les volumes utiles sunissent en zones de résonance pour le pompage et la transformation plus efficaces de lénergie du gaz comprimé pour la minimalisation des pertes dissipatives non-productives dans le cycle de travail. Tout cela avec dautres principes, formant KNOW-HOW des concepteurs permet daugmenter considérablement le coefficient de performance des refroidisseurs de résonance. Pendant le fonctionnement ces dispositifs forment la chute de température entre le gaz dentrée et le gaz de refoulement (lair), qui peut être réglée dans les proportions importantes. Avec cela on peut aussi régler les performances de linstallation selon le volume du gaz ou de lair refroidi.

6 Grâce à leurs particularités, les refroidisseurs de résonance peuvent avoir les configurations constructives les plus différentes, par exemple, prévoir le refroidissement par liquide ou par air ou être sans refroidissement, mais avec la régénération de lénergie thermique en énergie mécanique ou électrique, être à un cycle et à deux cycles, ainsi que à cascade. Les schémas les plus simples des refroidisseurs de résonance permettent dobtenir la chute de température de 50 degrés environ à lentrée et à la sortie de la machine. Les cycles plus parfaits donnent la possibilité dobtenir la chute de température jusquà 100 degrés et plus, et les cycles de récupération peuvent envahir déjà les températures cryogènes. Les installations indiquées peuvent fonctionner, par exemple, à lair de toute humidité.

7 La fiabilité de ces machines est essentiellement supérieure à celle dautres types des dispositifs frigorifiques. La durée dexploitation de linstallation frigorifique à la base du refroidisseur de résonance est déterminée en général par la durée dexploitation du compresseur amenant du gaz ou de lair. Lexploitation des refroidisseurs de résonance est essentiellement plus simple et peu coûteuse, et pendant le fonctionnement à la base des gaz et de lair inoffensifs ils nont pas du tout de facteurs de risques quelconques, susceptibles de provoquer les situations davarie avec les conséquences négatives pour lenvironnement et la santé des personnes. Ces derniers temps les producteurs des chlorofluorocarbonés et des réfrigérateurs à compression de vapeur déclarent quils se sont mis à produire des machines soi-disant sans fréon, mais à vrai dire ce nest qu « un truc de promotion » analogue « aux fréons plus amicaux envers latmosphère » de la société « Dupont ». Ainsi, « le coefficient de performance dexploitation » des refroidisseurs de résonance, incluant tous les facteurs tels que lefficacité thermodynamique, les dépenses dexploitation et de réparation, les dépenses liées à lassurance des mesures de sécurité et délimination des conséquences des situations davarie, la qualification et le nombre du personnel de maintenance etc., est essentiellement supérieur à celui dautres types des installations frigorifiques. Et dans certains cas ces installations fonctionnement presque gratuitement en ce qui concerne la consommation énergétique.

8 En fabrication en série le prix de revient des refroidisseurs de résonance est inférieur à celui des installations à compression de vapeur et de turbodétendeurs. Les dispositifs mentionnés peuvent être exploités avec la pression du gaz ou de lair de 2,0 atmosphères et plus à lentrée de la machine. Cette technologie est protégée par les brevets de procédés et de dispositifs, ainsi que par tout un ensemble de « KNOW-HOW ».

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10 A la base des refroidisseurs de résonance on peut produire tout un ensemble dinstallations frigorifiques industrielles, telles que des réfrigérateurs de transport, des climatiseurs pour les wagons et les poids lourds, des installations pour la congélation et le stockage des produits, des installations pour « la congélation de choc », des systèmes de conditionnement des mines à niveau profond, des tunnels et des bâtiments, des installations de congélation des sols aquifères pendant lexécution des travaux de construction et de traçage. Cette technologie est susceptible de réaliser les missions de dessalement et de nettoyage de leau de mer, ainsi que dobtention de leau de lair atmosphérique, quand il y a des problèmes liés à lutilisation de leau salée après le dessalement de leau de mer. Les refroidisseurs de gaz de résonance peuvent être utilisés beaucoup plus efficacement que les autres machines dans les dispositifs de condensation à température basse des gaz de pétrole associés pour leur nettoyage des produits lourds et de lhumidité, ainsi que pour la liquéfaction des gaz avec les dépenses énergétiques insignifiantes.

11 Dans de nombreux cas il sera tout à fait impossible de se passer des refroidisseurs de résonance. Par exemple, pendant le conditionnement des mines profondes. Dans plusieurs autres cas leur utilisation dans les cycles technologiques et industriels permet dobtenir du froid presque sans les dépenses énergétiques (nettoyage du gaz de pétrole associé avec lobtention du condensat et des produits lourds hydrocarbonés, la liquéfaction du gaz aux terminaux de livraison). En perspective on planifie de simplifier les installations cryogènes à laide des refroidisseurs de résonance, se débarrassant des machines à compression de vapeur pour le refroidissement intermédiaire, et plus tard du turbodétendeur aussi, ce qui diminuera énormément le prix de revient et les dimensions des installations et augmentera leur fiabilité et simplifiera lexploitation. Cette liste de domaines dutilisation des refroidisseurs de résonance nest pas du tout exhaustive, et en tenant compte de la situation écologique actuelle dans le monde les refroidisseurs de résonance prétendent déplacer des dispositifs frigorifiques industriels dautres types des marchés mondiaux grâce à leurs particularités.


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