Les évaporateurs

1- Objectif-but de L’évaporateur.

Dans le cycle frigorifique fermé à 4 temps l’évaporateur permet au fluide frigorigène d’absorber l’énergie nécessaire à son évaporation.

2 – Effet sur le milieu refroidit.

L’absorption d’énergie par le f.f. entraîne:
– soit une baisse de température du milieu;
– soit un changement d’état physique
– soit les deux (congélation domestique par exemple.)

3 – Transformation du fluide frigorigène.

Il doit passer de l’état liquide + vapeur BP à vapeurs sèches BP.

4 – Exemples d’évaporateurs.

4.1 – Refroidisseurs d’air:

==> Climatiseur

==> Cubique pour chambre froide positive

==> Cubique pour chambre froide négative

Avec résistances électriques de dégivrage intégrées.

==> Double flux pour ambiance positive.

4.1 – Refroidisseurs de liquide:

==> Evaporateur coaxial

==> Evaporateur multitubulaire.

 

==> Serpentin immergé dans un liquide ou incorporé dans une double paroi (tank à lait).

 

==> Evaporateur à plaques brasées.

Constitué de plaques profilées pour optimiser l’échange thermique, celles-ci sont brasées les unes aux autres. Les circulations des fluides se font à contre sens. Ces échangeurs disposent d’une faible capacité en eau.

5 – Ecritures mathématiques de l’échange de chaleur.

Nous limitons ici l’étude aux échanges de chaleur sensible nécessaire au refroidissement des produits.

5.1 – Au niveau des denrées.	5.2 – Au niveau du fluide frigorigène.	5.3 – Au niveau de l’échangeur
Φo = qm prod ref x c x Δθ	Φo = qm x qom	Φo = K x S x ΔT
Avec: Φo = Puissance frigorifique en kW qm = débit massique de produit à refroidir en kg/s c = chaleur massique du produit à refroidir en kJ/(kgxK) Δθ = écart entre la température de départ du produit et la température finale en K.	Avec: Φo = Puissance frigorifique en kW. qm f.f.= débit massique de fluide frigorigène en kg/s qom = différence d’enthalpie du f.f. entre la sortie et l’entrée évaporateur en kJ/kg.	Avec: Φo = Puissance frigorifique en kW K = coefficient d’échange thermique de l’évaporateur en kW/m2xK. S = Surface d’échange de l’évaporateur en m2. ΔT = écart entre la température de changement d’état du fluide et la température d’entrée du fluide à refroidir (comme en mise en service) en K.

Finalement et sans tenir compte des rendements d’échanges:

Φ_o = q_{m prod ref} x c x Δθ = q_m x q_om = K x S x ΔT

6 – Valeurs pratiques de ΔT.

Ce sont les valeurs utilisées pour la mise en service des installations:

– pour un refroidisseur d’air ou de liquide statiques (sans ventilation ni brassage du fluide à refroidir)                                10 < ΔT < 25°C

– Pour un refroidisseur d’air ventilé:

==> en climatisation                18 < ΔT < 25°C

==> en réfrigération                5 < ΔT < 15°C

– pour un refroidisseur de liquide à circulation forcée:

==>       6 < DT < 12°C