MACHINES FRIGORIFIQUES AVEC CONCEPTION DE LOGICIEL DE

LES TYPES DE MACHINES FRIGORIFIQUES

Deux types de machines frigorifiques sont actuellement les plus répandus : La machine à compression mécanique, qui est de loin la plus utilisée, et la machine à absorption. L’absorption, le transfert et le rejet de la chaleur se font grâce à un fluide frigorigène confiné dans un circuit étanche. L’ébullition et la condensation de ce fluide sont les transformations de base du cycle. Le fluide frigorigène restant à l’état fluide (liquide ou gaz) circule facilement d’un élément du circuit à un autre. Le circuit frigorifique à compression mécanique est constitué pour l’essentiel de quatre éléments fondamentaux :
• l’évaporateur, qui est un échangeur thermique entre le milieu à refroidir et le fluide frigorigène qui se vaporise en prélevant la chaleur au milieu à refroidir ;
• le compresseur qui aspire les vapeurs produites par l’évaporateur sous basse pression, et les refoule sous haute pression vers le condenseur. Les compresseurs à piston sont les plus répandus, mais depuis les années quatre-vingt, les compresseurs à spirales, à vis, et rotatifs, prennent une place de plus en plus importante. Des compresseurs centrifuges sont employés lorsque des puissances frigorifiques élevées doivent être développées (plusieurs milliers de kilowatts) ;
• le condenseur, qui est un échangeur thermique entre le fluide frigorigène et le fluide de refroidissement. Le fluide frigorigène se condense et réchauffe le fluide de refroidissement. À la sortie du condenseur, le fluide frigorigène est à l’état saturant (ou état sous-refroidi) ;
• le détendeur, qui a comme rôle de régler le débit et la pression du liquide frigorigène à admettre dans l’évaporateur. Le détendeur thermostatique, le plus utilisé, régule la surchauffe des vapeurs de fluide frigorigène à la sortie de l’évaporateur ; il assure ainsi une alimentation du compresseur en vapeur surchauffée.

CAS DES ECHANGEURS DE CHALEUR

Un échangeur de chaleur est un système qui permet de transférer un flux de chaleur d’un fluide chaud à un fluide froid à travers une paroi sans contact direct entre les deux fluides. Le modèle le plus simple d’échangeur de chaleur à tube est l’échangeur tubulaire simple constitué de deux tubes cylindriques coaxiaux. Généralement le fluide chaud circule dans le tube intérieur, l’autre dans l’espace compris entre les deux tubes. Le transfert de chaleur du fluide froid s’effectue à travers la paroi que constitue le tube intérieur.
Les types d’échangeurs qui sont les plus utilisés sont :
Les échangeurs à contre courant ;
Les échangeurs à courant parallèle ;
L’évaporateur ;
Le condenseur ;

REGARD SUR L’ENVIRONNEMENT

GENERALITES Depuis plusieurs décennies, l’homme n’a cessé d’exploiter considérablement les ressources de la planète, tout cela dans le but d’améliorer le bien-être de l’humanité. Ce n’est que vers la fin du XXème siècle qu’il fut conscient des dommages néfastes qu’il occasionnait à son environnement [3]. Soucieux de l’avenir de la planète, plusieurs pays notamment depuis la création de l’Organisation des Nations Unies (O.N.U.) en 1972 se sont mis d’accord afin de prendre des mesures visant à réduire les conséquences des activités humaines envers l’environnement. Plusieurs protocoles régissent ces normes sur l’environnement : Protocole de Kyoto, Convention de Rio… Ces conventions ont été signées par de nombreux pays, développés ou en voie de développement. Madagascar s’est aussi engagé sur cette voie grâce à la Charte de l’Environnement (loi N°99.033 – 99.012 – 2004.015), le décret MECIE, et le programme actuel de l’Etat : « Madagascar Action Plan » qui, avec le septième engagement du pays : « Prendre soin de l’environnement » et ses quatre défis offre un challenge de taille à Madagascar pour les années à venir. Actuellement, bon nombre de projets doivent faire l’objet d’une Etude d’Impacts Environnementaux (EIE) ou d’un Programme d’Engagement Environnemental (PREE) selon le décret N° 99.954 du 15 Décembre 1999 modifié par le décret N° 2004-167 du 03 Février 2004 se ramenant à la mise en compatibilité des investissements avec l’environnement (MECIE). En effet, pour avoir l’approbation du représentant de l’Etat, le Ministère chargé de l’environnement, tout projet doit être établi de telle façon que les différents aspects de ce dernier doivent être conformes aux normes se rapportant à la protection de l’environnement.

Réchauffement de la planète

Le réchauffement de la planète est dû à l’intensification de l’effet de serre. L’effet de serre est également un phénomène naturel qui contribue au maintien de la température de l’atmosphère terrestre. Le rayonnement solaire, faiblement réfléchi par l’atmosphère parvient à la surface de la terre ce qui provoque un réchauffement. Ce phénomène se poursuit par l’émission de rayonnement en direction de l’espace. Ce rayonnement est en partie absorbé par les gaz appelés « gaz à effet de serre » qui renvoient le rayonnement à la surface de la terre. C’est ce cycle qui permet d’éviter un refroidissement de l’atmosphère terrestre. Les gaz à effet de serre sont généralement le dioxyde de carbone (CO2), la vapeur d’eau, le méthane (CH4), l’oxyde nitreux (N2O) et les réfrigérants rejetés dans l’atmosphère (CFC principalement). Le rejet excessif de fluides frigorigènes causerait l’augmentation de la concentration de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, provoquerait l’accroissement des rayonnements solaires renvoyés à la surface de la terre et intensifierait le phénomène de réchauffement de la planète.

VUE GLOBALE DU PROJET

Etant avisé de l’état actuel de la planète et de son futur probable au cas où aucune action n’est entreprise, le système de production de glace par des techniques frigorifiques doit présenter un minimum de technicité et de sécurité de telle façon qu’il n’ait aucune répercussion sur l’environnement. En effet, si l’on applique une maintenance efficace afin d’éviter la perte des fluides frigorigènes dans l’air c’est-à-dire qu’on assure une bonne étanchéité du système et si les déchets sont neutralisés, il est tout à fait possible de penser que l’on peut installer le système n’importe où, surtout dans les régions où la demande en glace est forte (pêche, conservation de fruits…) car le risque environnemental serait réduit au minimum voire éliminé. De plus, ce projet comporte des aspects bénéfiques surtout au niveau économique et au niveau des personnes touchées par la fabrique (personnels, clients, …). On peut alors dire que malgré les dangers qui menacent constamment l’avenir de l’humanité, on peut toujours envisager la réalisation du projet sous clause de respect des règlementations et des normes en vigueur, imposées par les accords internationaux et nationaux.

CONCLUSION

Le secteur froid tient une place très importante dans le développement de la nation. Mais pour le maitriser, la connaissance des théories basées sur la thermodynamique est primordiale afin de pouvoir modéliser et ensuite dimensionner n’importe quel matériel frigorifique et ce dans le respect de la conformité. Ainsi, on a essayé de mettre en exergue la connaissance par la pratique, en construisant un matériel frigorifique didactique à partir des résultats calculés théoriquement. Au cours de la réalisation, on a pu fabriquer les principaux composants à partir des matériels existant à Madagascar. Apres les calculs, durant les mesures, on a aussi remarqué que les différences entre les valeurs mesurées sur l’ancien réfrigérateur et les valeurs calculées sont minimes. On a pu mettre en exergue à travers l’ouvrage que l’utilisation des machines frigorifiques fonctionnant avec les fluides chlorofluorés n’est pas inoffensive à l’environnement et qu’il est important de prendre des mesures d’accompagnement voire des dispositions pérennes. A la fin, on souhaite que ce travail puisse apporter améliorations sur la compréhension du froid. Néanmoins, cet ouvrage ne peut se prétendre complet qu’on souhaite une continuation des études pour l’amélioration de la précision lors des calculs.

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Table des matières

INTRODUCTION
Chapitre 1 : GENERALITES
1-1 PRODUCTION DU FROID [3]
1-2 LES TYPES DE MACHINES FRIGORIFIQUES [3]
1-3 LE FROID MENAGER, COMMERCIAL ET INDUSTRIEL [3]
Chapitre 2 : ETUDES THEORIQUES
2-1 CYCLES THERMODYNAMIQUES
2-2 Détermination des paramètres aux sommets du cycle utilisé pour le dimensionnement
2-3 Détermination des titres entropies et enthalpies
2-4 MECANISMES DE TRANSFERT DE CHALEUR
2-5 CAS DES ECHANGEURS DE CHALEUR [4]
2-6 CALCUL DES CHARGES THERMIQUES [5]
2-7 MECANIQUE DES FLUIDES [7]
Chapitre 3 : DIMENSIONNEMENT DU MATERIEL FRIGORIFIQUE DIDACTIQUE
3-1 CARACTERISTIQUES ET SCHEMA FLUIDIQUE DU REFRIGERATEUR
3-2 GRANDEURS THERMODYNAMIQUES
3-3 CALCUL DES CHARGES THERMIQUES
3-4 DIMENSIONNEMENT DE L’EVAPORATEUR
3-5 DIMENSIONNEMENT DU CONDENSEUR
3-6 DIMENSIONNEMENT DU DETENDEUR
3-7 Tableau de comparaison entre les résultats mesurés sur la pratique et les résultats calculés théoriquement
3-8 Interprétation des résultats
Chapitre 4 : PRESENTATION DU LOGICIEL LAZA 1.0
4-1 GENERALITES
4-2 Arborescence du Logiciel
4-3 PRESENTATION DES INTERFACES ET MODES D’UTILISATION
Chapitre 5 : REGARD SUR L’ENVIRONNEMENT
5-1 GENERALITES
5-2 IMPACTS CAPITAUX
5-3 IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
5-4 MESURES A PRENDRE
5-5 VUE GLOBALE DU PROJET
CONCLUSION