CHAPITRE II :
REVUE DE LA LITTERATURE :
généralités sur les refroidisseurs d'eau
I. GENERALITES :
Les processus industriels s'accompagnent
généralement d'émission de chaleur provenant du traitement
de produits chauds (sidérurgie, plasturgie, automobile, ...), de
condensations (centrales électriques, distilleries, ...), de
transformations en chaleur d'énergie mécanique ou de
réactions exothermiques (gaz industriels, chimie, verreries, ...). Ce
besoin de refroidissement est également nécessaire pour les
installations frigorifiques (alimentaires, industrielles, commerciales, ...) et
de climatisation utilisées dans le secteur tertiaire car les
bâtiments sont soumis à des apports thermiques importants aussi
bien externes qu'internes. Certaines applications nécessitent un
refroidissement permanent et fiable (salles informatiques, musées,
salles blanches, ...), d'autres ont des besoins plus ponctuels (bureaux,
hôtellerie, centres commerciaux, ...).
Ces quantités de chaleur (dénommées
"chaleur perdue" sur le schéma suivant) doivent donc être
évacuées à l'extérieur ou dans un milieu qui doit
être à une température la plus basse possible afin
d'obtenir un rendement optimal de l'installation.
ENERGIE DE BASE
PROCESS
CHALEUR PERDUE
ENERGIE UTILE
Figure : schéma de principe d'un procédé
industriel montrant le besoin d'une installation de refroidissement
II. LES GRANDS PRINCIPES D'INSTALLATIONS DE
REFROIDISSEMENT DE L'EAU :
Selon les températures de fonctionnement
souhaitées, les puissances thermiques totales à évacuer,
que ce soit dans les procédés industriels ou les installations
à refroidir dans le domaine tertiaire, et les débits d'eau
à traiter, quatre grands principes d'installations de refroidissement de
l'eau sont techniquement envisageables :
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Rédigé et présenté par TANG
NDJAKALACK Derrick
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« Optimisation des performances du refroidisseur d'eau de
la
boulangerie PATRICIA »
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1- Les installations de refroidissement par voie humide
ou évaporatif :
- Tour ouverte :
L'eau du circuit à refroidir est directement
dispersée sur le corps d'échange de la tour de refroidissement.
Une partie de l'eau s'évapore pour assurer le refroidissement de l'eau,
l'autre partie est récupérée dans le bassin de
rétention, puis retourne vers le procédé à
refroidir.
- Tour ouverte avec échangeur non accolé :
Un échangeur à plaques intermédiaires
est disposé entre le circuit à refroidir et le circuit de la tour
équipée d'un corps d'échange. Le fonctionnement de la tour
est identique à celui d'une tour ouverte avec un circuit d'eau
indépendant.
- Tour ouverte avec échangeur accolé :
L'échangeur à plaques intermédiaires est
accolé physiquement à la tour équipée d'un corps
d'échange. Le fonctionnement de la tour est identique à celui
d'une tour ouverte avec un circuit d'eau indépendant.
- Tour fermé (avec échangeur tubulaire
intérieur à la tour) :
Le fluide à refroidir circule dans un échangeur
tubulaire disposé dans la tour de refroidissement qui remplace le corps
d'échange. Un circuit d'eau secondaire propre à la tour permet de
mettre en oeuvre le refroidissement évaporatif.
2- Les installations par voie sèche et humide
:
- Tour hybride ouverte :
Ce type de tour est constitué d'une batterie
sèche et d'un corps d'échange sur lequel l'eau du
procédé ruisselle : le fluide à refroidir circule en
premier lieu dans une batterie sèche située au sommet de la tour
de refroidissement. Si le refroidissement en mode sec n'est pas suffisant, le
fluide est alors dispersé sur un corps d'échange,
s'évapore en partie puis retourne à la température
désirée vers le procédé.
- Tour hybride fermée :
Ce type de tour est constitué d'une batterie
sèche et d'un échangeur extérieur accolé avec une
surface de ruissellement de l'eau ou un échangeur tubulaire interne
à la tour. Deux cas peuvent donc se présenter :
· le fluide à refroidir circule dans la batterie
sèche, puis dans un échangeur à plaques
intermédiaires accolé à la tour de refroidissement.
L'autre circuit de cet échangeur à plaques est parcouru par de
l'eau dispersée si nécessaire sur le corps d'échange de la
tour,
· le fluide à refroidir circule dans une batterie
sèche située au sommet de la tour, puis circule si
nécessaire dans un échangeur tubulaire interne à la tour
sur lequel l'eau du circuit tour est dispersée.
3- Les installations de refroidissement en utilisant
l'air sec :
- Aéroréfrigérant sec :
Le fluide à refroidir circule dans le tube d'un
échangeur à ailettes et est refroidi par de l'air mis en
mouvement par des ventilateurs et traversant cet échangeur. Ce type de
système
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Rédigé et présenté par TANG
NDJAKALACK Derrick
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« Optimisation des performances du refroidisseur
d'eau de la
boulangerie PATRICIA »
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ne fonctionne qu'en mode sec. Il ne permet donc pas d'obtenir
des températures de refroidissement aussi basses qu'avec un
refroidissement évaporatif.
- Groupe refroidisseur de liquides à
condensation par air :
Le fluide à refroidir circule dans l'évaporateur
d'un groupe refroidisseur de liquide basé sur le principe du cycle
thermodynamique avec un compresseur. La chaleur est évacuée au
condenseur directement à l'air ambiant. Les niveaux de
températures obtenus sont généralement de 7 °C, mais
peuvent atteindre 15 à 20 °C. Lorsqu'il est possible de
séparer les fluides du procédé en deux niveaux de
température, il est envisageable d'associer un groupe de production
d'eau glacée avec un aéroréfrigérant pour
réduire l'investissement initial.
4- Les installations de refroidissement par eau en
circuit ouvert :
Utilisation de la nappe phréatique ou de l'eau
d'une rivière : il s'agit d'utiliser l'eau d'une nappe
phréatique ou d'une rivière, de la pomper et de la rejeter
à une distance minimale et/ou à une profondeur différente.
Cette eau prélevée dans le sol ou une rivière parcourt le
circuit secondaire d'un échangeur à plaques ou à tubes
venant prélever de la chaleur au fluide à refroidir,
circulant de l'autre côté de l'échangeur. Ce type
d'installation, est utilisé dans les applications tertiaires,
industrielles et pour le refroidissement des centrales électriques.
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