evaporateur

Catégorie : Cours Rubrique : Le matériel frigorifique Auteur : CRETAL Ph
L’EVAPORATEUR
Pour assurer la production de froid dans un enceinte à réfrigérer, on utilise un évaporateur. En effet, un fluide
frigorigène qui s’évapore capte de la chaleur.
Fonctionnement d'un évaporat
vaporateur à air ventilé :
Le schéma ci-dessous représente un évaporateur a détente directe.
On suppose : Fluide R404A
HP = 14 bar
BP = 4 bar
Sous refroidissement = 5°C
Au point 1, 1 le liquide frigorigène à 14 bar et sous
refroidi 5°C arrive au détendeur thermostatique. Sa
température est environ de 30°C, l'entrée du
détendeur est tiède.
Au point 2, le liquide s'est détendu grâce au
détendeur. La pression a chuté à environ 5 bar. Une
partie du liquide s'est vaporisée. La température du
mélange liquide vapeur est de 0°C.
Entre 2 et 3 : le mélange liquide vapeurs avance
dans l’évaporateur en absorbant de la chaleur. II y a
de plus en plus de vapeurs et de moins en moins de
liquide. La pression et la température sont
constantes à 5 bar et 0°C, selon la relation pression
température du R404A.
Au point 3, 3 la dernière molécule de liquide se
vaporise. II y a donc a ce point 100% de vapeurs à
0°C.
Entre 3 et 4, 4 les vapeurs étant toujours en contact
avec l'air à refroidir, leurs températures augmentent.
La pression est toujours de 5 bar.
Au point 4, 4 la température au bulbe du détendeur est de 6°C. Les vapeurs sont donc surchauffées de 6°C -
0°C = 6°C.
θ as : température de l’air en sortie d’évaporateur
θ ae : température de l’air à l'entrée évaporateur
θ o : température d'évaporation lue au manomètre BP
Il est difficile de fixer des valeurs usuelles de ∆θ, à cause des problèmes liés à la déshumidification (en
climatisation) ou au givrage (en froid commercial).
Cependant, pour les applications courantes, on rencontre généralement sur les évaporateurs refroidisseurs
d'air :
En climatisation :
Un ∆θ sur l'air (θae - θas) de 6 à 10°C et un ∆θ total (θae - θo) de16 à 20°C
En froid commercial :
Le ∆θ total est fonction de l’humidité relative souhaitée dans la chambre froide. Ce taux d’hygrométrie est
donné par les tables de conservation de denrées.
Prenons pour exemple de la conservation de concombres frais :
La température de chambre froide à maintenir
doit être comprise entre 7 et 10°C.
7 ≤ θCF ≤ 10°C
L’humidité relative souhaitée est comprise
entre 90 à 95%
90 ≤ ϕ ≤ 95%
Si ces deux conditions sont respectées, nous
pourrons maintenir nos concombres entre 1 à
2 semaines en chambre froide.
Surchauffe = température du fluide en sortie de l’évaporateur - température d’évaporation
= θ4 - θ [2-3] = 0 – ( -6 ) = 6°C
Une surchauffe des gaz à la sortie de l’évaporateur est la certitude que l’évaporation soit terminée. C’est donc
la garantie d’envoyer à l’aspiration du compresseur du fluide frigorigène 100% gaz.
Que se passe t'il pour l'air qui passe sur l’évaporateur ?
Dans l'exemple ci-contre , l'air arrive sur
l’évaporateur à une température de 8°C et il se
refroidi jusqu’à 4 °C en cédant de la chaleur au fluide
frigorigène :
Le ∆ θ sur l'air = θ ae - θ as = 8 - 4 = 4°C
La pression d’évaporation est de 5 bar, ce qui
équivaut pour le R404A à une température
d’évaporation de 0 °C :
Le ∆ θ total = θ ae - θ o = 8 - 0 = 8°C
En utilisant la courbe ci-contre, nous pouvons
déduire que :
90 ≤ ϕ ≤ 95% => 4 ≤ ∆θ total ≤ 5°C
Dans ce cas, il faudra maintenir un température
d’évaporation comprise entre :
θCFmini - ∆θtotal maxi ≤ θo ≤ θCFmaxi - ∆θtotal mini
7 – 5 ≤ θo ≤ 10 – 4
2 ≤ θo ≤ 6