II. LES CONDENSEURS :
II.1. Principe général d'un condenseur :
Le principe le plus général consiste à
faire circuler deux fluides à travers des conduits qui les mettent en
contact thermique. De manière générale, les deux fluides
sont mis en contact thermique à travers une paroi qui est le plus
souvent métallique ce qui favorise les échanges de chaleur. On a
un fluide chaud qui cède de la chaleur à un fluide froid. En
d'autres termes, le fluide chaud se refroidit au contact du fluide froid, et le
fluide froid se réchauffe au contact du fluide chaud. Les deux fluides
échangent de la chaleur à travers la paroi d'où le nom de
l'appareil.
On voit que le principe général est simple, mais il
donne lieu à un grand nombre de réalisations différentes
par la configuration géométrique.
Le principal problème consiste à définir
une surface d'échange suffisante entre les deux fluides pour
transférer la quantité de chaleur nécessaire dans une
configuration donnée. On vient de le dire, la quantité de chaleur
transférée dépend de la surface d'échange entre les
deux fluides mais aussi de nombreux autres paramètres ce qui rend une
étude précise de ces appareils assez complexe. Les flux de
chaleurs transférées vont aussi dépendre des
températures d'entrée et des caractéristiques thermiques
des fluides (chaleurs spécifiques, conductivité thermique,
viscosité,... etc.) ainsi que des coefficients d'échange par
convection.
Ce dernier paramètre dépend fortement de la
configuration des écoulements et une étude précise doit
faire appel à la mécanique des fluides.
L'évacuation de la chaleur dans un condenseur s'effectue
en trois étapes (voir la Figure II.04) :
1- La désurchauffe des vapeurs de fluide
frigorigène (évacuation par chaleur sensible -
tronçon
1-2)
2- La condensation des vapeurs (évacuation par chaleur
latente - étape principale - tronçon 2-3)
3- Le sous refroidissement du fluide frigorigène liquide
(évacuation par chaleur sensible - tronçon
3-4)
Figure II.04 : Evacuation de la chaleur d'un
condenseur
II.2. Technologies des condenseurs :
On distingue deux familles de condenseurs suivant le fluide de
refroidissement (refroidissement à air ou refroidissement à eau)
:
II.2.1. Les condenseurs à air :
L'emploi de l'air sec pour la condensation obtient de plus en
plus de succès. Les raisons de succès tiennent essentiellement au
fait que l'air est disponible, sans difficulté, gratuitement et de
quantité illimitée, en plus il ne présente aucun
problème d'évacuation, il s'emble donc que c'est lui le premier
facteur que l'on s'adressera pour assurer économiquement la condensation
des vapeurs du fluides frigorigène.
L'échauffement de l'air dans le condenseur est
généralement donné entre (5 et 6 °C)
[55].
Malheureusement, l'air à une très faible chaleur
massique d'une part et d'autre, le coefficient d'échange globale de
transmission thermique entre une vapeur condensente et un gaz (air) est
également faible.
Ces deux caractéristiques font que nous serons
amenés à véhiculer de grands volumes d'air, et que nous
devrons avoir une grande surface d'échange pour des quantités de
chaleur échangées relativement faibles, cela implique des
appareils très encombrants.
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