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22 Mai

Les principes de base du froid et de la réfrigération

Un refroidisseur est un dispositif utilisé pour évacuer la chaleur d'un objet. À des fins industrielles, les refroidisseurs peuvent être considérés comme un composant d'un système mécanique complexe utilisé pour éliminer la chaleur d'un procédé ou d'une substance. Pour comprendre le processus de refroidissement, commençons par quelques définitions de base.

Quelques définitions

La chaleur

La chaleur est l'énergie libérée par une différence de température. Elle peut l'être à un degré plus ou moins grand. Étant une énergie, elle ne peut être ni produite ni détruite, bien que d'autres formes d'énergie puissent être converties en chaleur. En effet, l'énergie thermique ne circule que dans une seule direction : d'un objet plus chaud à un objet plus froid ou d'une substance plus chaude à une substance plus froide.

Le froid

Le froid désigne l'absence de chaleur dans un objet, une substance ou une zone. En d'autres termes, aucun procédé n'a encore été conçu pour atteindre le "zéro absolu", c'est-à-dire que l'objet, la substance ou la surface est pratiquement sans chaleur. Théoriquement, ce point zéro est de 459,69 degrés sous zéro sur l'échelle du thermomètre Fahrenheit, ou 273,16 degrés sous zéro sur l'échelle du thermomètre Celsius.

Le processus de refroidissement

La réfrigération, aussi appelée processus de refroidissement, est l'élimination de la chaleur indésirable d'un objet, d'une substance ou d'un espace sélectionné. Elle est suivie de son transfert vers un autre objet, une autre substance ou un autre espace. Ce processus abaisse la température et se fait à l'aide de glace, de neige, d'eau glacée ou de réfrigération mécanique.
La réfrigération mécanique est l'utilisation de composants mécaniques disposés dans un «  système de réfrigération  » dans le but de transférer la chaleur.

Les réfrigérants

Ce sont des composés chimiques qui sont condensés et comprimés dans un liquide avant d'être transformés en vapeur ou en gaz. Ils sont généralement pompés et circulent dans le système de réfrigération mécanique.

Le principe de base

Le cycle de réfrigération est basé sur le processus par lequel le liquide se dilate dans un gaz pour extraire la chaleur de la substance ou de la zone environnante.
Ce test peut être appliqué sur un doigt mouillé et ensuite laissé à l'air libre. L'effet de la sensation de fraîcheur est immédiat. C'est parce que le liquide s'évapore et extrait la chaleur de la peau du doigt.
Les réfrigérants s'évaporent à une température inférieure à celle de l'eau, ce qui permet d'extraire la chaleur assez rapidement.

Fonctionnement des systèmes de réfrigération

Les systèmes de réfrigération contiennent des gaz à haute pression, dont certains peuvent se décomposer en gaz toxiques lorsqu'ils sont chauffés. Pour éviter les dommages collatéraux, faites appel à des professionnels.

Composants fondamentaux du système de réfrigération :

Le système de réfrigération doit comporter 4 parties :

  • un condenseur ;
  • un évaporateur ;
  • un compresseur ;
  • un dispositif d'expansion.

Le circuit frigorifique

La fonction principale du cycle frigorifique est d'éliminer la chaleur indésirable d'un objet et de l'évacuer vers un autre. Pour ce faire, le fluide frigorigène est pompé à travers un système de réfrigération fermé. Ce même fluide frigorigène peut être utilisé plusieurs fois dans le même cycle, ce qui permet d'éliminer la chaleur et de décharger le fluide frigorigène. Le cycle fermé est également utilisé pour contrôler le débit du fluide frigorigène et éviter qu'il ne soit contaminé. C'est un liquide dans certaines parties du cycle et un gaz ou une vapeur dans d'autres phases.

Comment fonctionne le système ?

La première étape du processus consiste à comprimer le gaz réfrigérant du compresseur à une pression plus élevée. Ensuite, la deuxième étape est consacrée à la transition vers le condenseur. Le gaz haute pression transfère sa chaleur à l'air ambiant et se condense. La troisième étape est le dispositif d'expansion qui sépare le côté supérieur du côté inférieur. La quatrième étape consiste à réduire la pression lorsque le compresseur décharge le gaz à l'extrémité de l'évaporateur. La température d'ébullition du réfrigérant est ainsi abaissée. Celle-ci absorbe la chaleur de l'air qui passe au-dessus de l'évaporateur et fait bouillir le liquide, puis devient du gaz. La dernière étape est le passage du gaz dans le compresseur suivi d'une répétition du cycle.

Crédit images : ABC clim

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