Froid Industriel

Cet ouvrage présente tous les aspects de la production du froid dans l'industrie, et aide l'ingénieur à choisir une solution technologique répondant à ses besoins. Il aborde de manière détaillée :

•     les cycles frigorifiques et les fluides frigorigènes avec les aspects réglementaires ;

•     l'analyse du compresseur et de ses rendements

•     la conception et le dimensionnement des installations

•     la compression thermique de vapeurs ;

•     les différentes architectures des systèmes frigorifiques fréquemment utilisés ;

•     le dégivrage, la lubrification, l'utilisation des fluides frigoporteurs ;

•     la question de l'impact environnemental du froid et les tendances consécutives aux nouvelles réglementations.

Dans un contexte de rapide évolution technologique et réglementaire liée à la lutte contre le dérèglement climatique, cette seconde édition actualisée intègre de nouvelles parties sur les fluides naturels et les fluides insaturés (HFO), le froid magnétique, la détection et diagnostic de panne (FDD), et tout un chapitre sur le froid renouvelable incluant le froid solaire.

Cet ouvrage constitue un outil de travail indispensable aux ingénieurs frigoristes (conception, installation et maintenance) en froid et climatisation et en génie énergétique. Il est également la référence des élèves-ingénieurs et étudiants du domaine.

TABLE DES MATI?ES

Avant-propos XI

Notations et abr?ations XII

A

Production du froid
1 0 Thermodynamique et transferts thermiques 3

1.1
Rappels de thermodynamique 3

1.2
Cycles de production du froid ?eux ou trois temp?tures 6

1.3
?hanges thermiques 19

20 Cycles thermodynamiques de production du froid 41

2.1
Cycle de Carnot conventionnel 41

2.2
Nouveau cycle de Carnot 41

2.3
Cycle ?ompression m?nique de vapeur 43

2.4
Cycles ?ompression m?nique de gaz 46

2.5
Cycles ?az ?ompression m?nique et ??nte avec changement de phase 50

2.6
Cycle ?ompression thermique de vapeurs 55

3c Fluides frigorig?s 61

3.1
Introduction historique 61

3.2
Nomenclature des fluides frigorig?s 62

3.3
Propri?s recherch? pour les fluides frigorig?s 65

3.4
M?nges de fluides frigorig?s 84

3.5
Hydrocarbures: exemple du propane (R-290) 97

3.6
Comparaison entre fluides frigorig?s 98

3.7 Dioxyde de carbone (R-744) 105
3.8 les nouvelles r?es de l'art 113
3.9 Fluides frigorig?s les plus utilis?113
4 c Machine frigorifique mono-?g? ?ompression m?nique de vapeur 117
4.1 Description du cycle de r?rence: machine mono-?g?parfaite 117
4.2 Machine r?le ?ompression de vapeur 126
4.3 Cycle ?ompression isotherme avec ?angeur liquide-vapeur 138
4.4 Conclusions 140
5 • Compresseurs ?istons 141
5.1 Principe de fonctionnement 141
5.2 Compresseur ?istons parfait sans volume mort 142
5.3 Compresseur ?istons parfait avec espace mort 145
5.4 ?olutions du rendement volum?ique d'un compresseur parfait 148
5.5 Analyse ?rg?que d'un compresseur parfait 150
5.6 ?olutions de la PME d'un compresseur parfait 151
5.7 Compresseur r? ?istons 154
5.8 Conclusions 161
6 c Rendements d'un compresseur 163
6.1 Bilan ?rg?que d'un compresseur 163
6.2 Rendements d'un compresseur 165
6.3 ?ude des variations du rendement volum?ique 173
6.4 ?ude des variations du rendement indiqu?78
6.5 ?ude des rendements m?nique et effectif 173
6.6 Estimation de la temp?ture r?le des vapeurs au refoulement d'un compresseur 180
7 • Cycles bi-?g?183
7.1 Syst?s bi-etag?avec deux compresseurs 185
7.2 Syst?s avec un compresseur bi-?g?98
7.3 Autres types de circuits bi-?g?205
7.4 Cycles en cascade 207
7.5 Cas particulier des cascades au CO2 213
7.6 Conclusion 214
8 0 Dimensionnement d'une machine frigorifique ?ompression
m?nique de vapeur 215

8.1
?ablissement du r?me interne 216

8.2
D?rmination des composants d'une machine frigorifique 225

8.3
D?rmination du coefficient de performance 241

8.4
Tendances 243

9 . Compression thermique de vapeur: le froid ?orption 245

9.1
Absorption liquide 246

9.2
Syst?s ?orption solide 264

9.3
Impact environnemental des syst?s ?orption 273

10 Froid renouvable
: solaire, ?ien, g?hermie et biomasse 277

10.1
les deux fili?s de froid renouvable 277

10.2
les deux fili?s du froid solaire 278

10.3
le froid renouvable ?ompression m?nique de vapeur 279

10.4
la fili? thermique de froid renouvable 282

10.5
Tendances du froid renouvable 285

11 Mod?sation et simulation 287

11.1
Calcul des propri?s thermodynamiques et des cycles 288

11.2
Simulation de composants 290

11.3
Simulation dynamique en r?me transitoire d'un syst? frigorifique global 294

11.4
Cas. particulier de la FDD (d?ction et diagnostic de pannes) 297

B

Technologie du froid m?nique
12 Composants 305

12.1
G?ralit?SUr les compresseurs 305

12.2
Compresseurs ?istons 306

12.3
H?co-compresseurs ou compresseurs ?is 322

12.4
Compresseurs rotatifs ?alettes 344

12.5
Compresseurs seroU ou spiro-orbital 346

12.6
Compresseurs centrifuges 350

12.7
?hangeurs de chaleur 360

12.8
Condenseurs 369

12.9
?aporateurs 376

12.10
Autres ?angeurs 380

12.11
Capacit?sous pression 384

12.12
D?ndeurs et syst?s de d?nte 390

12.13
Canalisations frigorifiques et accessoires 398

12.14
Pompes ?au et ?rigoporteur 403

12.15
Refroidisseurs atmosph?ques 403

12.16
Mat?el de r?lation 406

13 • Mat?els sp?fiques 411

13.1
Mat?els pour la surg?tion ou la cong?tion 411

13.2
Machines ?lace 419

13.3
Groupes de refroidissement de liquide 423

14 • Architecture des syst?s frigorifiques 425

14.1
Distribution du froid 425

14.2
Production et distribution frigorifique 426

14.3
Centrales frigorifiques 427

14.4
Mode d'alimentation des ?porateurs 427

14.5
Types de circuits frigorifiques 429

14.6
Syst?s de condensation 431

15 • Applications du froid 435

15.1
Distribution alimentaire 435

15.2
Restauration collective et grandes cuisines 437

15.3
Usines agroalimentaires 437

15.4
Locaux particuliers 439

15.5
Entreposage 439

15.6
Usine de cr?s glac? 441

15.7
Laiterie et fromagerie 442

15.8
Unit?de surg?tion 443

15.9
Groupe de process 443

15.10
B?ment et construCtion 444

15.11
Patinoires et neige 1 444

15.12
Malteries et brasseries 444

15.13
Salaisonnerie et charcuterie 445

15.14
Proc?s divers de refroidissement 446

16 • D?vrage 449

16.1
G?ralit?449

16.2 Proc?s de d?vrage
16.3 Initialisation
16.4 Arr?
16.5 R?ction des entr? d'air
17 • Frigoporteurs
17.1 Frigoporteurs liquides
17.2 Frigoporteurs monophasiques liquides
17.3 Frigoporteurs liquide/vapeur
17.4 Frigoporteurs solide/liquide
17.5 Accumulation de froid
18 • Huiles frigorifiques
18.1 N?ssit?t probl?s engendr?
18.2 Miscibilit?
18.3 Solubilit?t dissolution
18.4 R?t?ation d'huile sur circuits HFC, HCFC et CO2
18.5 ?uilibrage d'huile
18.6 Principales huiles frigorifiques
19 • Froid, environnement et tendances
19.1 Couche d'ozone
19.2 Effet de serre
19.3 Tendances
Index
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