3/31/2017 La réfrigération Principes de base

Les appareils domestiques 3/31/2017 Les appareils domestiques Si les appareils de réfrigération domestique sont très différents. Leur principe de « production » de froid est identique Janvier 2006 A. Diouris

Méthodes de production 3/31/2017 Méthodes de production Procédés thermodynamiques Mélanges réfrigérants Détente d’un gaz comprimé L’évaporation d’un liquide Fusion et la sublimation Janvier 2006 A. Diouris

Mélanges réfrigérants 3/31/2017 Mélanges réfrigérants La dissolution de certains sels dans l’eau entraîne une absorption de chaleur. Pour atteindre les températures les plus basses possible, il faut mélanger le sel à de la glace ; ce qui a pour effet d’abaisser le point de fusion, par conséquent de congélation. Le passage de l’eau « glace » à l’état de solution met en œuvre la chaleur latente de fusion ; ce qui a pour effet un refroidissement complémentaire. Janvier 2006 A. Diouris

Installation frigorifique à absorption 3/31/2017 Installation frigorifique à absorption Le cycle frigorifique à absorption, connu depuis 1777, est le procédé de production de froid le plus ancien. En 1810, J. LESLIE construisait la première machine fonctionnant à eau (fluide frigorigène) et acide sulfurique (agent absorbant). En 1859, F. CARRE fit une découverte fondamentale concrétisée par la mise au point d’une machine frigorifique à absorption travaillant en continue à partir d’un mélange binaire eau/ammoniac ; de telles machines fonctionnent aujourd’hui dans une plage de T° allant de 0°C à – 60°C. Dans les machines frigorifiques à absorption de faible puissance (réfrigérateur ménager mis au point par PLATEN et MUNTERS en 1922) le mélange binaire eau/ammoniac utilise l’hydrogène comme gaz tampon pour équilibrer les pressions Janvier 2006 A. Diouris

Installation frigorifique à absorption Les installations frigorifiques à absorption utilisent pour la production de froid des mélanges binaires formés à partir d’un fluide frigorigène et d’un absorbant. Les installations frigorifiques à absorption présentent un côté basse pression, celui de l’évaporateur et un côté haute pression, celui du condenseur. L’aspiration et la compression des vapeurs de fluide frigorigène ont lieu à partir d’un phénomène de « compression thermique », qui a lieu grâce au système absorbeur, pompe à solution et bouilleur . Il faut donc distinguer dans toute machine frigorifique à absorption deux circuits : celui de fluide frigorigène entre bouilleur, condenseur, évaporateur et absorbeur, et le circuit du mélange binaire solvant et fluide frigorigène entre l’absorbeur et le bouilleur. Pour créer une différence de pression, entre haute et basse pression, l’absorbeur doit être refroidi et le bouilleur chauffé. Janvier 2006 A. Diouris

Installation frigorifique à absorption Janvier 2006 A. Diouris

Détente d’un gaz comprimé 3/31/2017 Détente d’un gaz comprimé En comprimant rapidement un gaz à température ambiante, les calories qui y sont contenues se trouvent confinées dans un volume plus réduit La rapidité de la compression ne leur laisse pas le temps de s’évacuer ; alors la température du gaz s’élève. Inversement, en détendant un gaz préalablement comprimé, à température ambiante, on constate que sa température s’abaisse Janvier 2006 A. Diouris

Installation frigorifique à compression 3/31/2017 Installation frigorifique à compression Les installations frigorifiques à compression se composent de quatre parties : l’évaporateur, le compresseur, le condenseur et le détendeur. Le circuit est rempli d’un liquide facilement vaporisable : le fluide frigorigène La chaleur « Q » cédée au fluide frigorigène par le milieu extérieur qui se refroidit autour de l’évaporateur entraîne la formation de vapeur par changement d’état du fluide frigorigène. Cette vapeur est aspirée, comprimée et refoulée par le compresseur auquel on fournit l’énergie W. La quantité de chaleur extraite de l’évaporateur, augmentée de l’énergie de compression W est évacuée dans le condenseur par le milieu qui l’entoure et qui par conséquent s’échauffe. Dans le condenseur, le fluide cède sa chaleur tout d’abord sous forme sensible puis sous forme latente, et se liquéfie. Janvier 2006 A. Diouris

Installation frigorifique à compression 3/31/2017 Installation frigorifique à compression La détente du fluide frigorifique liquéfié depuis la pression de condensation jusqu’à la pression d’évaporation s’effectue généralement par laminage dans un organe de détente. Du mélange de vapeur détendue et de liquide froid se trouvant au niveau de l’évaporateur, seul la vapeur retourne au compresseur; le cycle va pouvoir recommencer. Compresseur W Détendeur Condenseur Évaporateur Q QC = Q + W Janvier 2006 A. Diouris

Détente d’un gaz comprimé 3/31/2017 Détente d’un gaz comprimé Froid ? Chaud ? Juste des sensations Les unités de mesure 1°) Le degré Celsius 0°Celsius Fusion de la glace Solidification de l ’eau 100° Celsius Ébullition de l’eau 2°) Le degré Fahrenheit 0° Fahrenheit mélange glace +Sel 0°F = - 17,8°C 100° Fahrenheit Température du corps humain 100°F = 37,8°C 3°) Le degré Kelvin 0° Kelvin 0° absolu 0°K = -273°C Janvier 2006 A. Diouris

Table de correspondance 3/31/2017 Table de correspondance °F °C 100 37,8 95 35,0 90 32,2 85 29,4 80 26,7 75 23,9 70 21,1 65 18,3 60 15,6 55 12,8 50 10,0 45 7,2 40 4,4 35 1,7 30 -1,1 25 -3,9 20 -6,7 15 -9,4 10 -12,2 5 -15,0 -17,8 -5 -20,6 -10 -23,3 °C °F 40 104,0 35 95,0 30 86,0 28 82,4 26 78,8 24 75,2 22 71,6 20 68,0 18 64,4 16 60,8 14 57,2 12 53,6 10 50,0 8 46,4 6 42,8 4 39,2 2 35,6 32,0 -2 28,4 -5 23,0 -10 14,0 -20 -4,0 -30 -22,0 F = 9/5 x C°+ 32 C = 5/9x( F°-32) Janvier 2006 A. Diouris

Quantité de chaleur L’étude du froid, c’est l’étude de la chaleur 3/31/2017 Quantité de chaleur L’étude du froid, c’est l’étude de la chaleur Chaleur latente : C’est la quantité de chaleur nécessaire au passage de l’état solide à l’état liquide et inversement Chaleur spécifique (ou chaleur massique) C’est la quantité de chaleur nécessaire à l’élévation (ou à l’abaissement) de 1°C de la température d’un corps La quantité de chaleur a une unité : le Joule IJ = 0,239 10-3 kcal 1Kcal = 4190J Janvier 2006 A. Diouris

Quantité de chaleur Trois règles de base à retenir : 3/31/2017 Quantité de chaleur Trois règles de base à retenir : 1°) Comme l’eau, la chaleur contenue dans la matière ne peut être détruite ; on ne peut que la déplacer. 2°) La chaleur recherche toujours un équilibre. 3°) Suivant les états, les caractéristiques des corps changent. Janvier 2006 A. Diouris

Transfert de la chaleur 3/31/2017 Transfert de la chaleur Le rayonnement Lorsqu’il y a transmission de chaleur par rayonnement, la chaleur se transmet d ’un corps à un autre par le moyen d’ondes électromagnétiques, donc sans contact direct entre le corps émetteur et le corps récepteur. On appelle rayonnement thermique, la quantité d’énergie cédée par un corps rayonnant par l’intermédiaire d ’ondes électromagnétiques comprises entre 0.04 et 800 m. La lumière visible correspond à la plage des longueurs d’ondes comprises entre 0.4 et 0.8 m, tandis que la plage qui suit, donc celle s’étendant de 0.8 à 800m, correspond à celle dans laquelle a lieu la plus grande partie de l ’énergie calorifique rayonnée. La puissance rayonnée par la surface d ’un corps dans toutes les directions et sur toutes les longueurs d’ondes par unités de surface et de temps (densité de flux thermique) est proportionnelle à la puissance 4 de sa température absolue : C = coefficient de rayonnement du corps considéré en W/m².K T = température absolue en K. E est également appelé émittance énergétique. Janvier 2006 A. Diouris 4 E = C T ----- 100

Transfert de la chaleur 3/31/2017 Transfert de la chaleur La conduction Dans la conduction, la chaleur se propage à l’intérieur d ’un corps, de particule à particule, ces dernières étant au repos. Elle est régie par la loi de Fourier qui stipule que le flux thermique transmis par convection en un point donné est proportionnel au gradient de température existant en ce point L ’application de la loi de Fourier à une paroi homogène conduit à exprimer la puissance calorifique qui traverse une paroi donnée par l’équation suivante : Avec Ø = puissance transmise en W. A = surface en m².  = coefficient de conduction thermique (conductivité thermique) en W/m.K. e = épaisseur de matériau en m.t t1= température de la face la plus chaude en °C t2= température de la face la plus froide en °C Janvier 2006 A. Diouris = A . ---- _ ( t 1 t 2 ) = ___________ A ) R

Transfert de la chaleur 3/31/2017 Transfert de la chaleur La convection Enfin, lorsqu ’il y a convection, le transfert de chaleur s’effectue d’un fluide liquide ou gazeux à un corps solide, ou inversement. C’est le cas par exemple entre un fluide frigorigène qui circule dans un évaporateur et la paroi de celui-ci. Elle est régie par la loi de Newton qui stipule que le flux transmis est proportionnel à l’écart entre la température du corps solide qui reçoit ou transmet de la chaleur et la température du liquide ou du gaz qui transmet ou reçoit cette chaleur. Le coefficient de proportionnalité de la loi de Fourier est appelé coefficient de convection thermique et est noté . Le flux calorifique (puissance) transmis par convection s ’exprime alors par l’équation fondamentale suivante : Ø = puissance transmise en W hc = coefficient de transmission thermique par convection ou coefficient thermique en W/m². K A = surface d ’échange considérée en m² t1 = température de la face la plus chaude en °C t2 = température de la face la plus froide en °C = résistance thermique en m².K/W. Janvier 2006 A. Diouris ) = - ( t 1 t 2 h c . A

Propriétés de la matière 3/31/2017 Propriétés de la matière Changement d’états physiques Fusion Vaporisation Solide Liquide Gaz Solidification Condensation Janvier 2006 A. Diouris

Propriétés de la matière (exemple de l’eau) 3/31/2017 Propriétés de la matière (exemple de l’eau) Q1 = 41kJ - 20 + 60 + 20 + 80 + 40 + 100 Plaque chauffante Bloc de glace à – 20°C Q1 = 41kJ - 20 + 60 + 20 + 80 + 40 + 100 Q3 = 420kJ 1ère étape : le bloc de glace est porté de -20°C à 0°C Eau à 0°C Bloc de glace à 0°C 2ème étape : fusion à T°constante c’est à dire passage de l’état solide (glace) à l’état liquide eau Q2 = 334kJ Eau à 0°C 3ème étape : la T° de l’eau est portée De 0°C à 100°C Janvier 2006 A. Diouris

Propriétés de la matière (exemple de l’eau) 3/31/2017 Propriétés de la matière (exemple de l’eau) Eau à 100°C Vapeur à 100°C + 80 + 100 + 120 Q4 = 2258kJ + 80 + 100 + 120 Q4 = 2258kJ 4ème étape : vaporisation par ébullition de l’eau à T° constante.La vapeur se trouvant au dessus de l’eau est dite humide Q5 = 38kJ Vapeur à 100°C la T° reste constante et égale à 100°C jusqu’à vaporisation de la dernière goutte.La vapeur est dite sèche Vapeur à 120°C 5ème étape : la T° de la vapeur saturée sèche est portée à 120°C. On parle alors de vapeur surchauffée. Janvier 2006 A. Diouris

Quantité de chaleur (exemple de l’eau) 3/31/2017 Quantité de chaleur (exemple de l’eau) - 20 + 60 + 20 + 80 + 40 + 100 + 120 °C Q1 = 41kJ Q2 = 334kJ Q3 = 420kJ Q4 = 2258kJ Q5 = 38kJ Janvier 2006 A. Diouris

Influence de la pression 3/31/2017 Influence de la pression Unité de mesure : Le Pascal (Pa) Toutefois plusieurs autres unités sont couramment utilisées : Le Newton par mètre carré 1 N/m2 = 1PA Le bar 1 bar = 100 000 Nm2 L'Atmosphère 1 atm = 1,013 bar L'atmosphère technique 1 at = 1kgf/cm2 =0,98 bar Le torr (mm Hg) 1 atm = 760 mmHg Pression absolue On appelle ainsi la pression par rapport au vide Pression relative Ce terme qualifie la pression qui règne à partir de la pression atmosphérique Janvier 2006 A. Diouris

Influence de la pression Pression Absolue Pression Relative Vide Pression Atm. Vide -1 2 3 5 4 bar 1000 2000 3000 5000 4000 mbar Janvier 2006 A. Diouris

Influence de la pression Il existe trois catégories d’appareils pour mesurer une pression: Les baromètres, utilisés pour mesurer la pression atmosphérique, donc une pression comptée à partir du vide absolue Les manomètres: la plupart d’entre-eux sont gradués de manière à ce que l’aiguille soit en face du zéro lorsque le manomètre n’est pas raccordé, c’est à dire qu’il est soumis a la pression atmosphérique. Lorsque l’on utilise le manomètre, il indiquera la pression qui règne en plus de la pression atmosphérique, on l’appelle pression relative. Les vacuomètres ou déprimomètres, que l’on utilise pour mesurer une pression atmosphérique et comptée à partir du zéro absolu. Janvier 2006 A. Diouris

Influence de la pression 3/31/2017 Influence de la pression 1013mbar -76 cm Hg 1520mbar A retenir : PLUS LA PRESSION AUGMENTE, PLUS LA TEMPERATURE D'ÉBULLITION AUGMENTE. PLUS LA PRESSION DIMINUE, PLUS LA TEMPERATURE D'ÉBULLITION DIMINUE. Janvier 2006 A. Diouris

Relation pression / température 3/31/2017 Relation pression / température P atm P (bar) °C État Vapeur État liquide État liquide - vapeur 100 Janvier 2006 A. Diouris

Relation pression / température 3/31/2017 Relation pression / température P atm 10 5 P (bar) R22 + 3,7 + 2,6 H2O + 0,98 100 °C - 60 50 - 40 150 Janvier 2006 A. Diouris

Les CFC Les C F C Chloro Fluoro Carbone C Cl F 3/31/2017 Janvier 2006 A. Diouris

Les CFC sont fabriqués à partir d’hydrocarbures tels que : ou 3/31/2017 Les CFC sont fabriqués à partir d’hydrocarbures tels que : H C le méthane CH4 C H l’éthane C2H6 ou Janvier 2006 A. Diouris

Les CFC Dichlorofluorométhane CCl3F ou R11 CCl2F2 ou R12 3/31/2017 Les CFC dans lesquels les atomes d ’hydrogène ont été remplacés par du fluor et/ou du chlore lorsque tous les atomes d ’hydrogène ont été remplacés ... Cl F Cl F H C Dichlorofluorométhane CCl2F2 ou R12 -29,8°C Trichlorofluorométhane CCl3F ou R11 +23,7°C … le réfrigérant est dit « totalement halogéné » Janvier 2006 A. Diouris

3/31/2017 Les HCFC un HCFC est un CFC qui contient encore des atomes d’hydrogène donc non totalement halogéné H C Monochlorodifluorométhane CHClF2 ou R22 -40,8°C Cl F Janvier 2006 A. Diouris

Les HFC les HFC sont les produits qui ne contiennent pas de chlore 3/31/2017 Les HFC les HFC sont les produits qui ne contiennent pas de chlore C H F Tétrafluoroéthane CH2FCF3 ou R134a -26,5°C Janvier 2006 A. Diouris

Relation pression / température 3/31/2017 Relation pression / température R22 R134a Janvier 2006 A. Diouris

Les fluides frigorigènes 3/31/2017 Les fluides frigorigènes Janvier 2006 A. Diouris

Température d’ébullition du R134a -26°C 3/31/2017 Température d’ébullition du R134a -26°C Température du jour - 30°C Température du jour +20°C R134a en ébullition R134a à l’état liquide Janvier 2006 A. Diouris

Relation pression / température 3/31/2017 Relation pression / température P atm P État liquide - vapeur Zone de vapeur surchauffée Zone du liquide sous-refroidi A B 100 60 120 Surchauffe Sous-refroidissement La surchauffe est la différence entre la température d’un fluide à l’état vapeur et sa température d’évaporation à la même pression. Le sous refroidissement est la différence entre la température d’un fluide à l’état liquide et sa température d’évaporation à la même pression. L’exemple visualise la relation pression-température de l’eau. Au point A l’eau est à 60°C, elle est sous-refroidie de 40°C, au point B l’eau (à l’état vapeur) est à 120°C, elle est surchauffée de 20°C . °C 40K 20K Janvier 2006 A. Diouris

3/31/2017 L’enthalpie Ce terme souvent employé dans les calculs thermodynamiques est considéré comme un contenu de chaleur. H= I + PV H enthalpie I énergie interne (moléculaire) P pression absolue V volume A pression constante, la variation d’enthalpie est égale à la quantité de chaleur fournie ou enlevée à une substance. L’accroissement de l’enthalpie pendant la compression adiabatique* équivaut à l’énergie mécanique fournie pour assurer la compression. Les corps changent d’état, de pression, d’enthalpie, de température. Le diagramme enthalpique permet de représenter et de relier graphiquement ces paramètres. Par la suite, il permettra de suivre l’évolution du fluide frigorigène dans un circuit frigorifique. Le diagramme est constitué par: Une échelle de pression Une échelle d’enthalpie Une courbe en « cloche », dite courbe de saturation du fluide, elle assure le découpage du diagramme en trois zones : Liquide Liquide-vapeur Vapeur Lorsqu’un gaz est comprimé dans des conditions telles que le temps de compression ne permette aucun échange de chaleur entre le gaz et son environnement, la compression est dite adiabatique. Janvier 2006 A. Diouris

Diagramme enthalpique 3/31/2017 Diagramme enthalpique P (bar) 150 125 100 75 50 25 250 225 200 175 K Point critique Zone de Liquide Sous refroidi Zone de vapeur Surchauffée Courbe de saturation Vapeur Courbe de saturation Liquide Zone de mélange Eau + vapeur Les corps changent d’état, de pression, d’enthalpie, de température. Le diagramme enthalpique permet de représenter et de relier graphiquement ces paramètres. Par la suite, il permettra de suivre l’évolution du fluide frigorigène dans un circuit frigorifique. Le diagramme est constitué par: Une échelle de pression Une échelle d’enthalpie Une courbe en « cloche », dite courbe de saturation du fluide, elle assure le découpage du diagramme en trois zones : Liquide Liquide-vapeur Vapeur Enthalpie (KJ/kg) 500 1000 2000 2500 1500 3500 Janvier 2006 A. Diouris

Le circuit Frigorifique L’évaporateur 3/31/2017 Le circuit Frigorifique L’évaporateur P 6 7 1 BP Surchauffe Enthalpie Un serpentin (évaporateur) a une extrémité en communication avec l'atmosphère, l'autre est raccordée à une bouteille de fluide frigorigène (R22) la pression atmosphérique règne dans le serpentin l'air se refroidit, donc cède de la chaleur au fluide frigorigène, la température du fluide frigorigène reste constante tant qu'il est en état liquide vapeur, les vapeurs du fluide frigorigène s'échauffent après la disparition de la dernière "goutte" de liquide (point 7). Ce système de réfrigération pourrait donner satisfaction, mais malheureusement le fluide s'échappe dans l'atmosphère. Il suffit de condenser le fluide frigorigène et de le renvoyer dans la bouteille. Janvier 2006 A. Diouris

Le circuit Frigorifique Le compresseur 3/31/2017 Le circuit Frigorifique Le compresseur P 2 Le compresseur assure le transfert du fluide de l'évaporateur au condenseur L'élévation de pression est accompagnée d'une élévation de température et d'une augmentation d'enthalpie qui résulte de l'énergie transmise au fluide par le compresseur 1 Enthalpie Janvier 2006 A. Diouris

Le circuit Frigorifique Le condenseur 3/31/2017 Le circuit Frigorifique Le condenseur P Sous-refroidissement Désurchauffe 5 3 2 Dans les condenseurs, les vapeurs de fluide frigorigène se refroidissent (désurchauffe) avant l'apparition de la première "goutte" de liquide (point 3). La condensation s'effectue jusqu'à la disparition de la dernière "bulle" de vapeur (point 4). Le fluide liquide peut se refroidir de quelques degrés (sous-refroidissement) avant de quitter le condenseur. 13 HP 4 Enthalpie Janvier 2006 A. Diouris

Le circuit Frigorifique Le capillaire 3/31/2017 Le circuit Frigorifique Le capillaire P Enthalpie 13 HP 5 Le capillaire a pour fonction de diminuer la pression entre le condenseur et l'évaporateur tout en régulant le débit 6 BP Janvier 2006 A. Diouris

Circuit frigorifique 3/31/2017 Le cycle est fermé, le fluide évolue sous l’action du compresseur dans les quatre éléments qui constituent la machine frigorifique. L’évaporateur absorbe des calories, il « produit du froid » Le compresseur élève la pression du fluide Le condenseur « produit du chaud » en cédant les calories Le capillaire abaisse la pression du fluide Janvier 2006 A. Diouris

Circuit frigorifique Quantité de chaleur évacuée par le condenseur HP 3/31/2017 Circuit frigorifique P Quantité de chaleur évacuée par le condenseur Sous-refroidissement Désurchauffe 5 3 2 HP 4 compression 6 7 1 BP évaporation Travail du compresseur La quantité de chaleur cédée au condenseur = La quantité de chaleur absorbée à l’évaporateur + La quantité d’énergie fournie par le compresseur. Surchauffe Enthalpie Production frigorifique de l’évaporateur Janvier 2006 A. Diouris

Circuit frigorifique (Coefficient de performance) 3/31/2017 Circuit frigorifique (Coefficient de performance) Quantité de chaleur évacuée par le condenseur COP = P Énergie fournie par le compresseur Travail du compresseur Enthalpie Quantité de chaleur évacuée par le condenseur Janvier 2006 A. Diouris

Circuit frigorifique (Efficacité) 3/31/2017 Circuit frigorifique (Efficacité) Quantité de chaleur absorbée par l’évaporateur Efficacité = P Énergie fournie par le compresseur Travail du compresseur Enthalpie Quantité de chaleur absorbée par l’évaporateur Janvier 2006 A. Diouris

3/31/2017 Circuit frigorifique Janvier 2006 A. Diouris

Circuit frigorifique (Diagramme enthalpique) 3/31/2017 Circuit frigorifique (Diagramme enthalpique) Janvier 2006 A. Diouris

L’humidité Notion d’humidité Humidité maximum Humidité relative 3/31/2017 L’humidité Notion d’humidité Humidité maximum Humidité relative Condensation Notion d'humidité : L'air contient de l'eau sous forme de vapeur. La vapeur d'eau est un gaz transparent qu'il ne faut pas confondre avec le brouillard d'eau constitué lui par des gouttelettes en suspension dans l'air Humidité maximum : A la pression atmosphérique normale, la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air est limitée à un maximum qui dépend beaucoup de sa température. Au-delà de ce maximum, la vapeur d'eau se condense et se transforme en brouillard. Humidité relative : Dans la réalité la quantité d'eau contenue dans l'air est rarement au maximum L'air que l'on respire (en climat tempéré) contient généralement entre 50 et 80 % de ce maximum. Nous dirons alors que l'air est à 50 ou 80 % d'humidité relative. En d'autres termes, à 20°C et 50 % d'humidité relative, l'air contient 50 % du maximum soit : 17 x 50 = 8,5 g d'eau par m3 d'air (voir figure) 100 La condensation : Lorsque l'air est refroidi, son taux d'humidité monte progressivement jusqu'à son point de saturation (100 %). A ce moment un très faible refroidissement suffit pour provoquer une condensation. Ce peut être du brouillard, ou de la rosée qui se dépose sur une paroi froide. Le givre : C'est de la rosée (condensation) qui se forme à une température inférieure à 0 °C. Nota : il ne faut pas confondre givre et glace : §     la glace est produite à partir de l'eau à l'état liquide §     le givre est la solidification du "brouillard" Le givre Janvier 2006 A. Diouris

Courbe de saturation à la pression atmosphérique (100% d'humidité) 3/31/2017 L'humidité de l'air Gr/m3 Courbe de saturation à la pression atmosphérique (100% d'humidité) T° Janvier 2006 A. Diouris

3/31/2017 Pré condenseur Janvier 2006 A. Diouris

Le givre Le passage de l'état vapeur à l'état liquide 3/31/2017 Le givre Le passage de l'état vapeur à l'état liquide puis de l'état liquide à l'état solide absorbe de nombreuses calories De plus : Le givre "isole" l'évaporateur. L'échange de température est ralenti Le rapport de fonctionnement du compresseur augmente Janvier 2006 A. Diouris

3/31/2017 Le givre Dans une famille le réfrigérateur est ouvert en moyenne 60 fois par jours A chaque ouverture, 75 % de l’air froid est remplacé par de l’air chaud La température annuelle moyenne dans une cuisine est de 20°C Le taux d’humidité moyen d’une cuisine est 70 % Considérant un réfrigérateur à dégivrage semi- automatique de 240L net; Quelle quantité d’eau pénètre en une semaine dans ce réfrigérateur à dégivrage semi-automatique a cause des ouvertures des portes? Janvier 2006 A. Diouris

Le givre Quantité d’eau par litre d’air dans la cuisine 3/31/2017 Le givre Quantité d’eau par litre d’air dans la cuisine 17,15 X 0,70 / 1000 = 0,012gr Quantité d’eau à chaque ouverture de porte 240 X 0,75 X 0,012 = 2,16gr Quantité d’eau par semaine 2,16 X 60 X 7 = 907gr Janvier 2006 A. Diouris

Principe de fonctionnement des combinés 3/31/2017 Principe de fonctionnement des combinés 1°) Combiné à 1 compresseur    Plus produits : Faible coût de production. Points faibles Régulation Mise en œuvre relativement complexe Fonctionnement irrégulier dans les ambiances froides Janvier 2006 A. Diouris

Principe de fonctionnement des combinés 3/31/2017 Principe de fonctionnement des combinés 2°) Combiné à 2 compresseurs    Plus produits : Très bonne régulation Bon fonctionnement en faible température ambiante. Technologie simple Points faibles Coût de production Janvier 2006 A. Diouris

Exercice Solution : Sachant que: 3/31/2017 Exercice Sachant que: La chaleur spécifique du rosbif est de 0,75kcal/kg, (celle-ci est d’environ de moitié en dessous de son point de congélation à – 1°C) Sa chaleur latente de solidification est de 59,20kcal/kg; Calculez (en kcal) la quantité de chaleur qu’il faut extraire d’1 kg de rosbif à 20°C pour l’amener à une température de –18°C ? Solution : Janvier 2006 A. Diouris

Exercice 0,75 (20 + 1) = 15,75kcal 59,20 kcal 3/31/2017 Exercice Sachant que: La chaleur spécifique du rosbif est de 0,75kcal/kg, (celle-ci est d’environ de moitié en dessous de son point de congélation à – 1°C) Sa chaleur latente de solidification est de 59,20kcal/kg; Calculez (en kcal) la quantité de chaleur qu’il faut extraire d’1 kg de rosbif à 20°C pour l’amener à une température de –18°C ? Solution : 1°) pour amener la viande à sa température de solidification, il faut lui retirer: 0,75 (20 + 1) = 15,75kcal 2°) Pour congeler la viande, il faut retirer: 59,20 kcal 3°) Pour congeler la viande, il faut: 0,75/2 (18 - 1) = 6,375 kcal Soit 81,325 kcal Janvier 2006 A. Diouris

Chaleur latente de solidification 3/31/2017 La congélation Chaleur latente de solidification Janvier 2006 A. Diouris