A Les Compresseurs Frigorifiques

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LES COMPRESSEURS FRIGORIFIQUES 1.Rôle du compresseur Il aspire les vapeurs surchauffées venant de l’évaporateur et les refoule vers le condenseur. C’est une pompe qui permet de déplacer le fluide frigorigène 2 Différents types de compresseurs 1

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LES COMPRESSEURS FRIGORIFIQUES

LES COMPRESSEURS FRIGORIFIQUES

1.Rle du compresseur

Il aspire les vapeurs surchauffes venant de lvaporateur et les refoule vers le condenseur. Cest une pompe qui permet de dplacer le fluide frigorigne

2 Diffrents types de compresseurs

Ces compresseurs peuvent se prsenter sous trois formes.

Les compresseurs hermtiques: lensemble moteur et compresseur est contenu dans une cloche en tle entirement tanche et non dmontable.

Les compresseurs hermtiques accessibles ou semi-hermtique: lensemble moteur et compresseur est contenu dans un carter en fonte ou en acier entirement tanche mais dmontable. Les compresseurs carter ouvert ou ouverts: le compresseur et le moteur sont spars, larbre du compresseur sort du carter ce qui implique lutilisation dun joint dynamique et des risques de fuite. Par contre, ces compresseurs sont utiliss quand leur entranement seffectue laide dun moteur thermique (transport, dfaut dlectricit) ou quand le fluide utilis est agressif envers les composants dun moteur lectrique ( ammoniac) 3 Les compresseurs pistons.

Ils sont utilise dans tous les domaines de lindustrie frigorifique, des toutes petites puissances de la rfrigration domestique aux compresseurs industriels.

3.1 Caractristiques mcaniques dun compresseur pistons.

3.11 Fonctionnement dun compresseur

Le piston est au point mort haut (point 1). Pour ne pas cogner contre la plaque clapets, un espace mcanique de scurit (appel espace neutre ou espace nuisible) est prvu en haut de lachambre de compression. Le clapet HP est ouvert car le compresseur vient de terminer son refoulement. Dans la chambre de compression on a la pression de refoulement (15 bars.par exemple). Le clapet BP est ferm car la diffrence de pression le colle sur son sige.

Au fur et mesure de la descente du piston dans la chambre de compression, les vapeurs se dtendent et leur pression diminue. Le clapet BP ne peut ouvrir que lorsque la pression dans le cylindre devient lgrement infrieure la pression daspiration (4 bars par exemple), ce qui se produit au point 2. La course entre les points 1 et 2 n'a donc servi qu' dtendre les vapeurs. Aucune molcule de gaz n'a pu tre admise dans la chambre de compression..

Le piston est arriv au point mort bas (point 3).Le cylindre est entirement rempli de vapeurs 4 bars mais le compresseur n'a aspir et que la quantit de gaz contenue entre les points 2 et 3.

Au fur et mesure de la monte du piston, la pression augmente dans la chambre de compression (le clapet BP est donc ferm),jusqu' provoquer l'ouverture du clapet HP ( point 2) et le refoulement des gaz 15 bars dans la tuyauterie HP.

Le piston est revenu au point mort haut.L'espace nuisible contient exactement la mme quantit de vapeurs 15 bars que dans la premire figure de la course descendante.

3.1.2. Diagramme indiqu (diagramme de Watt)

travail indiqu: Le travail indiqu du cycle est donn par la somme des travaux des forces de pression sur l'ensemble du cycle. Ces travaux correspondent des surfaces.

INCLUDEPICTURE "http://www.ensm-douai.fr/gev/gev-demo/energetique/cv/images/ther/alternatif/im1_p02_enm_cv_ther.png" \* MERGEFORMATINET

En rcrivant les termes p2V2-p1V1 et p1V4-p2V3 on obtient

Dans cette relation, le terme reprsente le travail indiqu (gal au travail de transvasement) par unit de masse du gaz [J/kg]. Cette grandeur correspond, au rendement mcanique prs, au travail par unit de masse appliquer sur l'arbre pour raliser la compression.

Puissance indique: cest le travail effectu en une seconde.

Pi=Wi x n tant la vitesse de rotation en tours/mn.

Puissance effective: Pe= Pi/( , cest la puissance indiqu divise par le rendement mcanique du compresseur.

3.2 Caractristiques gomtriques dun compresseur pistons.

3.2.1 Cylindre: cest le volume des cylindres entre les points morts haut et bas.

o C reprsente la cylindre

D lalsage du cylindre

L la course du piston

N le nombre de cylindres

3.2.2 Volume balay

oVb reprsente le volume balay en m3/s et plus gnralement pour les constructeurs en m3/h

C la cylindre

n la vitesse de rotation en tours/s ou tours/h

3.3 Technologie des compresseurs pistons

3.3.1 Transformation du mouvement

Vilebrequin et bielle dmontable:

Arbre excentrique et bielle tte ferme

3.3.2 Pistons.

Petits compresseurs: cest la prcision de lusinage et un film dhuile qui permet ltanchit

Gros compresseurs:le diamtre augmentant, il est impratif dassurer une tanchit grce des segments.

3.3.3 Lubrification.

Petits compresseurs: ce sont des claboussures qui assure la lubrification dite par barbotage.

Gros compresseurs: la lubrification est force par une pompe.

3.3.4 Garniture dtanchit.

Dans le cas des compresseurs ouverts, ltanchit au niveau de la sortie darbre est assure par une garniture dtanchit ou bote dtanchit

4 Compresseurs rotatifs palettes

Ces compresseurs sont surtout utiliss en climatisation rsidentielle. Ils sont trs compacts, silencieux et gnrent moins de vibrations que les compresseurs pistons

Le mouvement de ce type de compresseur est continu, il est donc plus silencieux et produit moins de vibrations. Il y a moins de pices mcaniques puisquil ny a pas de transformation du mouvement. Les phases daspiration et de refoulement sont simultanes. Il ny a pas de clapet daspiration.

5 Compresseurs rotatif spirale ou compresseur Scroll et compresseurs vis

simple prsentation

6 Dmarrage des compresseurs monophass

Les moteurs monophass ont un couple au dmarrage assez faible alors quun compresseur frigorifique piston dmarre normalement en charge.

6.1 Dmarrage des compresseurs de trs petite puissance (petit rfrigrateur mnager).

Dans ce type de circuit frigorifique le dtendeur est un tube capillaire. Lors de larrt thermostatique, il y a migration du fluide frigorigne vers lvaporateur (partie froide) et la pression HP diminue. Le compresseur peut alors dmarrer vide puisque la pression de part et dautre du compresseur est identique. Un simple relais dintensit suffira.

Principe du moteur

Il y a deux enroulements:

un enroulement principal dit de travail en fil gros et donc peu rsistant.

Un enroulement auxiliaire dit de dmarrage en fil fin donc un peu plus rsistant.

Principe du relais

Au moment du dmarrage lenroulement auxiliaire est hors tension, lappel de courant dans lenroulement principal est maximal, le champ magntique produit par la bobine du relais permet alors de soulever le contact et lalimentation de lenroulement de dmarrage. Le moteur dmarre et lintensit diminue en provoquant louverture du relais.

6.2 Relais dintensit avec condensateur de dmarrage.

Lorsque lon a besoin dun couple suprieur, il faut ajouter un condensateur de dmarrage en srie avec lenroulement auxiliaire. Le condensateur de dmarrage sont de grange capacit 100(F et de dimension assez rduites mais ne peuvent tre maintenus sous tension plus de quelques secondes..

6.3 Relais de tension.

Pour des puissances suprieures( partir de 500W environ)on utilise des relais de tension

Au moment du dmarrage, le courant traverse le Klixon et lenroulement principal. Simultanment, il traverse lenroulement de dmarrage, le contact du relais et le condensateur. Toutes les conditions sont runies pour que le compresseur dmarre. Au fur et mesure de laugmentation de vitesse, une tension induite apparat aux bornes de lenroulement auxiliaire et cette tension sajoute la tension dalimentation. Cest ainsi qu la fin du dmarrage, la tension induite tant maximale, la tension aux bornes de lenroulement auxiliaire peut atteindre 400V. La bobine du relais est conue pour attirer le contact pour une surtension dtermine. Quand le contact souvre la bobine du relais reste alimente par la tension induite dans lenroulement( comme un transformateur) et maintient le contact ouvert.

6.4 Dmarrage par CTP

Une CTP (rsistance coefficient de temprature positif) remplace avantageusement un relais grce sa simplicit. Avant le dmarrage la CTP est froide ( si larrt a dur environ 5mn) et sa rsistance est faible. Le courant peut donc la traverser en mme temps que lenroulement auxiliaire ce qui permet le dmarrage. Ce courant provoque un chauffement rapide de la CTP et au bout dune deux secondes sa temprature tant denviron 100C sa rsistance devient forte et le courant qui la traverse faible.

6.5 Dmarrage avec condensateur de marche

Ces montages permettent dobtenir la fois un couple de dmarrage et un couple en fonctionnement plus importants.

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