Froid industriel
5e édition
Jean Desmons
Louis Lucas
Dunod
PréfaceIII
Avant-proposXIV
Quelques symboles graphiques utilisés dans l'ouvrageXVI
A
Généralités sur le froid industriel
1 Spécificités du froid industriel2
2 Les fluides frigorigènes utilisés en froid industriel4
2.1 Généralités4
2.2 Termes ou expressions spécifiques des fluides frigorigènes5
2.3 Classification et caractéristiques de base des fluides frigorigènes6
2.4 Qualités d'un bon fluide frigorigène9
2.5 Quelques éléments de physiques se rapportant aux fluides frigorigènes11
2.6 Le R134a15
2.7 Le R404A (FX 70)18
2.8 Le R407F (Performax LT)23
2.9 L'ammoniac (NH3)27
2.10 Le dioxyde de carbone (CO2)31
2.11 Le R-455A (Solstice L 40 X)34
2.12 Solstice Ze ou R-1234ze39
2.13 Solstice yf R-1234yf40
2.14 Étude comparative entre le R404A, le R507, le R717 et le R407F43
3 Étude de la compression monoétagée51
3.1 Généralités51
3.2 Étude d'une machine à compression monoétagée52
3.3 Étude de la même machine, la température d'ébullition passant de - 10 °C à - 30 °C55
3.4 Conclusion57
4 Étude de la compression biétagée58
4.1 Généralités58
4.2 Étude comparative entre la compression monoétagée et la compression biétagée58
4.3 Détermination de la pression intermédiaire66
4.4 Exemple de machines biétagées disponibles67
5 Compresseurs industriels à pistons monoétagés69
5.1 Principales caractéristiques des compresseurs à pistons monoétagés69
5.2 Réduction de puissance70
5.3 Lubrification75
6 Compresseurs à vis81
6.1 Comportement des compresseurs à vis comparativement aux compresseurs à pistons82
6.2 Principe de fonctionnement des compresseurs à vis83
6.3 Rendement volumétrique des compresseurs à vis84
6.4 Compresseurs monovis85
6.5 Compresseurs bivis87
6.6 Réduction de puissance des compresseurs à vis88
6.7 Suralimentation des compresseurs à vis93
6.8 Fonctionnement d'un compresseur à vis en dehors des conditions normales de marche98
6.9 Volume index (Vi) des compresseurs à vis99
6.10 Lubrification101
6.11 Exemples de centrales frigorifiques équipées de compresseurs à vis104
7 Pompes à fluide frigorigène107
8 Différentes technologies possibles des machines industrielles110
8.1 Installation à compression biétagée sans sous-refroidissement intermédiaire110
8.2 Installation à compression biétagée avec contrôle de la température de fin de compression du compresseur haute pression par injection de fluide frigorigène à la pression intermédiaire113
8.3 Installation à compression biétagée avec bouteille intermédiaire à injection partielle sans sous-refroidissement115
8.4 Installation à compression biétagée avec bouteille intermédiaire à injection partielle avec sous-refroidissement116
8.5 Installation à compression étagée avec bouteille intermédiaire à injection totale118
8.6 Installation à compression biétagée à injection totale avec refroidisseur intermédiaire, bouteille séparatrice basse pression et à alimentation par pompe des évaporateurs120
8.7 Installation à compression biétagée avec production de froid à la pression intermédiaire122
8.8 Étude comparative entre les différentes technologies de machines à compression biétagée124
8.9 Installation comportant plusieurs fluides frigorigènes, appelée « machine en cascade »137
9 Différentes technologies permettant l'alimentation en fluide frigorigène liquide d'évaporateurs ou de séparateurs144
9.1 Alimentation en fluide frigorigène liquide à partir d'un régleur manuel et d'un régulateur de niveau à élément thermostatique et pressostatique144
9.2 Contrôle de niveau par contrôleur électromagnétique147
9.3 Contrôleur de niveau électronique148
9.4 Contrôleur de niveau optoélectronique149
9.5 Contrôle de niveau à partir d'un régulateur modulant à servocommande et flotteur basse pression150
9.6 Contrôle de niveau à partir d'un régulateur modulant à servocommande et flotteur haute pression153
10 Comparaison des alimentations sèches et noyées des évaporateurs157
10.1 Alimentation sèche157
10.2 Alimentation noyée159
11 Problèmes d'huile avec les fluides frigorigènes en alimentation de type noyée164
11.1 Cas où l'huile est moins dense et miscible avec le fluide frigorigène164
11.2 Cas où l'huile est plus dense et non miscible avec le fluide frigorigène168
12 Dégivrages169
12.1 Dégivrage par les gaz chauds avec différentiel de pression entre les gaz chauds et la ligne liquide170
12.2 Dégivrage par les gaz chauds sans différentiel de pression174
12.3 Évaporateur en froid industriel177
13 Les Centrales frigorifiques179
13.1 Généralités179
13.2 Centrales à plusieurs compresseurs179
13.3 Régulation HP et BP flottantes180
13.4 L'huile dans les centrales frigorifiques192
13.5 Exemple de modularité des centrales frigorifiques196
13.6 Étude d'une centrale frigorifique existante d'un hypermarché de conception spécifique197
13.7 Quelques exemples de centrales frigorifiques201
14 Régulateurs de pression et vannes204
14.1 Vannes amont et aval204
14.2 Vannes à commande directe206
14.3 Régulateurs frigorifiques à servocommande206
14.4 Différents pilotages des vannes principales209
15 Les fluides frigoporteurs214
15.1 Généralités214
15.2 Refroidissement direct214
15.3 Refroidissement indirect214
15.4 Avantages des installations à fluide frigoporteur216
15.5 Inconvénients de la réfrigération indirecte216
15.6 Les différents types de fluides frigoporteurs217
15.7 Les circuits frigoporteurs231
16 Le CO2 comme fluide frigorigène236
16.1 Généralités236
16.2 Avantages du CO2244
16.3 Inconvénients du CO2244
16.4 Le CO2 vis-à-vis de l'eau245
16.5 Le CO2 et l'ammoniac247
16.6 Dégivrage des installations au CO2250
17 Sécurités et contrôles en froid industriel252
17.1 Sécurités et contrôles concernant la partie électrique252
17.2 Sécurités et contrôles concernant le domaine aéraulique252
17.3 Sécurités et contrôles concernant le domaine hydraulique253
17.4 Sécurités et contrôles dans le domaine frigorifique253
17.5 Sécurité incendie266
18 Problèmes des sols en température négative267
18.1 Apport par ventilation268
18.2 Apport par chauffage268
18.3 Remarques de responsables d'entrepôts frigorifiques confrontés à des problèmes de chauffage des sols268
19 Soupapes d'équilibrage269
19.1 Calcul des pressions s'exerçant sur les parois d'une chambre froide269
19.2 Soupape d'équilibrage hydraulique270
19.3 Soupape d'équilibrage à clapet271
20 Isolation thermique - Bilan frigorifique274
20.1 Étude d'une paroi plane274
20.2 Étude des températures d'une tuyauterie isolée277
20.3 Bilans frigorifiques280
21 Congélation et surgélation286
21.1 Généralités286
21.2 Différences entre congélation et surgélation286
21.3 La surgélation dans l'industrie agroalimentaire288
21.4 Différentes techniques de surgélation289
21.5 Tunnel de congélation à fonctionnement discontinu290
21.6 Tunnel de congélation à fonctionnement continu à production de froid mécanique292
21.7 Tunnel de congélation à fonctionnement continu utilisant un fluide cryogénique293
21.8 Congélateur à plaques294
21.9 Congélateur à lit fluidisé295
21.10 Surgélateur spiral297
21.11 Règles générales concernant la surgélation298
21.12 Rendement d'un système de congélation298
B
Cas concrets d'installations
22 Entrepôt frigorifique polyvalent300
22.1 Fluides utilisés300
22.2 Schéma de principe301
22.3 Principe de fonctionnement et description302
22.4 Cycle frigorifique de principe306
22.5 Réfrigération des quais308
23 Patinoire310
23.1 Compresseurs310
23.2 Condensation310
23.3 Contrôle des niveaux de fluide frigorigène311
23.4 Évaporateur à plaques311
23.5 Circuit frigoporteur312
23.6 Choix du frigoporteur312
23.7 Schéma de principe312
23.8 Cycle de fonctionnement sur diagramme enthalpique314
23.9 Neige produite par la piste de patinage316
23.10 Composants d'une piste de patinage318
23.11 Patinoire à ciel ouvert318
23.12 Projet de remodelage d'une patinoire319
23.13 Remarques sur les condenseurs évaporatifs321
24 Entrepôt frigorifique325
24.1 Production du froid325
24.2 Compresseurs325
24.3 Cycle de fonctionnement et description succincte327
24.4 Dégivrage330
24.5 Huile332
24.6 Refroidissement des halls d'accès333
25 La chaîne du froid335
25.1 Définition335
25.2 Conséquences de la rupture de la chaîne du froid335
25.3 Évolution de la chaîne du froid336
25.4 Réflexion sur le maillon transport336
25.5 Contrôles de la chaîne du froid336
25.6 Exemple de chaîne du froid : chaîne du froid des produits aquatiques337
26 La chaîne du froid du beurre343
26.1 Généralités343
26.2 Les tanks à lait343
26.3 Collecte du lait346
26.4 Le lait à la laiterie346
26.5 Beurrerie347
27 La chaîne du froid du saucisson sec354
27.1 Généralités354
27.2 Matériel spécifique du fabricant de saucisson : le matériel d'étuvage et de séchage355
27.3 Étapes de la fabrication356
27.4 Évolutions psychrométrlques358
27.5 Séchage thermodynamique360
27.6 Ventilation361
27.7 Régulation363
28 Fabrication de la bière364
28.1 Constituants de la bière364
28.2 Fabrication de la bière364
28.3 Conclusions et remarques367
29 Les abattoirs industriels368
29.1 Généralités368
29.2 Différents types de locaux à température contrôlée368
29.3 Chambre ou tunnel de ressuage369
29.4 Chambre de maturation ou chambre de conservation372
29.5 Laboratoire ou salle de découpe373
29.6 Salle des ventes374
29.7 Chambre d'abats blancs374
29.8 Chambre d'abats rouges375
29.9 Chambre de consigne375
29.10 Chambre de saisie375
29.11 Tunnel de surgélation375
29.12 Chambre de stockage des produits surgelés376
30 Étude d'installations377
30.1 Étude n° 1377
30.2 Étude n° 2383
30.3 Étude n° 3 - Étude d'une installation au CO2 fonctionnant en transcritique391
30.4 Étude n° 4401
30.5 Étude n° 5413
C
Cas concrets de pannes et dépannages
31 Défaut de conception d'un collecteur d'aspiration422
31.1 Éléments succincts de l'installation422
31.2 Coups de liquide422
31.3 Intervention422
31.4 Constatations et conclusion423
32 Défaut de conception de bouteilles séparatrices424
32.1 Éléments succincts de l'installation424
32.2 Casse mécanique424
32.3 Dépannage425
32.4 Explication426
32.5 Solutions envisagées et remèdes426
33 Défaut de conception de pompes à fluide frigorigène427
33.1 Éléments succincts de l'installation427
33.2 Grippage des pompes427
33.3 Intervention428
33.4 Constatations et conclusion430
34 Arrêt des compresseurs par les pressostats différentiels d'huile431
34.1 Éléments succincts de l'installation431
34.2 Coupures431
34.3 Intervention432
34.4 Remèdes434
35 Évolution des produits435
35.1 Généralités435
35.2 Exemple d'évolutions de vannes principales436
35.3 Nouveaux composants polyvalents439
36 Pannes et dépannages électriques443
36.1 Exemples concrets de pannes443
36.2 Méthodologie de dépannage452
Annexe Réglementations et normes455
Index461