Les compresseurs

1 – Rôles:

Le compresseur d’une installation frigorifique doit:

– Mettre en circulation le f.f.

– Elever la pression du f.f.

2 – Différentes technologies de compresseurs:

2.1 – Le compresseur à vis

Le f.f. est entrainé par son passage entre les lobes de 2 vis en mouvement.compresseur_vis1

Animation signée Bitzer:

2.2 – Le compresseur rotatif.

Dans ce cas, le f.f. est comprimé par le déplacement d’un moyeu excentrique à l’intérieur d’un cylindre fixe.

Animation par ….

2.3 – Le compresseur scroll (à spiralles).scroll

Le f.f. est entrainé et comprimé par le mouvement excentré d’une spirale mobile à l’intérieur d’une spirale fixe. L’aspiration se fait donc par poches de gaz qui sont comprimées et se déplacent vers le centre des spirales où elles sont refoulées.

 

 

 

 

 

 

Videos de fonctionnement signée Copeland:

Une autre animation flash signée DANFOSS

2.4 Le compresseur alternatif à piston.

Il comporte jusqu’à 8 cylindres équipés chacun de piston et clapets qui fonctionnent suivant le principe:

1 – Le piston descend jusqu’au point mort bas (PMB). Le cylindre se remplit de fluide frigorigène.

‚2 –  La compression débute avec la remontée du piston. Les 2 clapets sont alors fermés car la pression dans le cylindre a une valeur comprise entre Pk et Po.

ƒ3 – le clapet de refoulement s’ouvre dès que la pression dans le cylindre est supérieure à Pk. L’évacuation des vapeurs HP commence.

„4 – le piston atteint son point mort haut (PMH). C’est la fin de la compression et de l’évacuation des vapeurs HP.

…5 – Descente du piston, le clapet d’aspiration ne s’ouvre que lorsque la pression dans le cylindre est inférieure à Po (conséquence de l’espace mort).

Animation flash signée DANFOSS

3 – Les compresseurs alternatifs à pistons dans le détail.

3.1 – Les moto compresseurs hermétiques.

Dans ce cas, le compresseur et le moteur sont montés dans un même carter, sur un axe vertical commun. Ce carter est en tôle soudée hermétiquement. Ce moto compresseur est donc:

– de faible niveau sonore;

– totalement étanche, en particulier aux fuites de fluide frigorigène;
– inaccessible, en particulier pour le dépannage.

Hermetic

3.2 – Les moto compresseur semi hermétiques.

Dans ce cas, le compresseur et le moteur sont montés dans un même carter sur un axe horizontal commun. Ce carter est en fonte assemblé par boulons + joints. Il est donc accessible en particulier pour le dépannage.

Video de fonctionnement  signée Copeland:                                          Video de fonctionnement signée Bock

3.3 – Les compresseur ouverts.

Dans ce cas, le compresseur est totalement indépendant du moteur électrique d’entrainement. Ils doivent être reliés:

– Soit par accouplement direct;

– Soit par une ensemble poulies / courroies.

4 – Le compresseur à piston en détails.

4.1 – La cylindrée.

Représente le volume compris entre le point mort bas et le point mort haut de la course du piston. Pour un compresseur, elle est obtenue en multipliant ce volume par le nombre (N) de cylindres.

Calcul:

def-cylindrée

Application: un compresseur à 4 cylindres de diamètre 80mm et de course 80mm aura une cylindrée de:

C = (( π × 0,082) / 4) × 0,08 × 4 = 0,001608 m3

4.2 Le volume horaire balayé.

Il dépend de la cylindrée et de la vitesse de rotation du compresseur. On le calcule avec la formule:

volhorairbalay

Application: Le compresseur précédent est utilisé à 1460 t/min. Son volume horaire balayé sera de:

Voh=0,001608 × 1460 × 60=141 m3/h

 

4.3 Le volume horaire véhiculé.

Représente le volume de gaz réellement aspiré en basse pression par le compresseur. Il tient compte de l’espace mort.

volhorairvehicul

Application: le compresseur précédent ayant un rendement volumétrique de 0,9, il va aspirer:

Voh = 141 x 0,9 = 126,8 m3/h

5 – Calculs valables quel que soit le type de compresseur.

5.1 Le débit massique.

Représente la masse de fluide réellement véhiculée par le compresseur pendant une seconde.

Application: Si le compresseur précédent aspire des vapeurs dont v »o = 0,12 m3/kg, son débit debitmassicmassique sera de:

Qm = 126,8 / 0,12 = 1056 kg/h = 0,293 kg/s

5.2 La puissance frigorifique.

Ø0 = qm x qom

qm: débit massique de fluide frigorigène circulant dans l’installation en kg/s;

qom: production frigorifique massique en kJ/kgff

(voir leçon UTILISATION DU DIAGRAMME ENTHALPIQUE TRACE DU CYCLE DE FONCTIONNEMENT &7.1)

Application: le compresseur précédent produira la puissance suivante, ceci pour une enthalpie à l’entrée de l’évaporateur de 250kJ/kg et une enthalpie en sortie de l’évaporateur de 410kJ/kg.

Ø0 = 0,293 x (410 – 250) = 46,88 kW

5.3 La puissance théorique nécessaire à la compression du fluide frigorigène.

Pa = qm x Wth

qm: débit massique de fluide frigorigène circulant dans l’installation;

Wth: production frigorifique massique

(voir leçon UTILISATION DU DIAGRAMME ENTHALPIQUE TRACE DU CYCLE DE FONCTIONNEMENT &7.2)

Application: Si l’enthalpie de sortie du compresseur est de 425 kJ/kg (rappel enthalpie entrée 410 kJ/kg), la puissance théorique sera de:

Pa = 0,293 x (425 – 410) = 4,395 kW

5.4 La puissance nécessaire à la compression du fluide frigorigène est obtenue à partir de la puissance théorique est du rendement global:

Préelle = Pa / ηglobal

Application: Le compresseur précédent, dont le rendement global est de 0,7, devra être équipé d’un moteur de la puissance suivante:

Préelle = 4,395 / 0,7 = 6,28 kW