Tout sur les évaporateurs de réfrigération
Les évaporateurs de réfrigération jouent un rôle clé dans tout système de réfrigération ou de congélation, qu’il soit intégré dans un système compact ou en tant qu’unité autonome. Mais savez-vous vraiment ce qu’est un évaporateur ou comment il fonctionne ?
Qu'est-ce qu'un évaporateur de réfrigération et quelle est sa fonction ?
En réfrigération, l’évaporateur est l’échangeur de chaleur où le réfrigérant circulant dans le circuit de réfrigération absorbe l’énergie thermique de l’environnement, qui est ensuite refroidi. C’est ainsi que le réfrigérant passe de l’état liquide à l’état de vapeur, d’où son nom. En d’autres termes, le réfrigérant s’évapore pour absorber la température ou l’énergie de l’environnement à refroidir.
Sa fonction est basée sur la transmission, aussi efficace que possible, de l’énergie thermique de l’environnement à refroidir (il peut s’agir d’une chambre froide ou d’un fluide secondaire comme dans le cas des systèmes de réfrigération indirecte) au fluide qui s’évapore (dans ce cas, le réfrigérant principal).
Types d'évaporateurs de réfrigération
Nous pouvons faire différentes classifications des évaporateurs, parmi lesquelles nous distinguons :
En fonction du milieu à refroidir :
- Air – Réfrigérant : ils sont utilisés dans les systèmes à détente directe et dans la grande majorité des chambres froides. Dans ces derniers, nos équipements refroidissent directement l’air ambiant.
- Réfrigérant – Réfrigérant : ils sont principalement utilisés dans les systèmes en cascade, où les différences de température de condensation et d’évaporation sont très élevées. Ce processus s’effectue principalement par étapes, en formant deux systèmes de réfrigération complets.
- Liquide – Réfrigérant : ils sont utilisés lorsque le milieu à refroidir est un liquide et sont généralement utilisés dans les systèmes indirects ou les processus de réfrigération alimentaire.
En fonction des conditions de sortie du liquide de refroidissement :
- Inondé : ce type d’évaporateur est utilisé dans les systèmes à deux étages avec injection partielle ou totale et dans les systèmes avec un séparateur de liquide à la sortie. Dans ces évaporateurs, le réfrigérant à l’intérieur de l’évaporateur ne s’évapore pas complètement, et à la sortie de l’évaporateur, il y a un mélange diphasique avec un très bon transfert de chaleur.
- Secs : Ce sont les plus courants et on les trouve dans la plupart des installations de réfrigération. Dans ces appareils, le réfrigérant s’évapore complètement à l’intérieur de l’évaporateur et il y a généralement surchauffe de la vapeur générée.
En fonction de leurs caractéristiques constructives :
- Plans : sont courants dans les réfrigérateurs domestiques et les armoires réfrigérées. Ils forment le circuit frigorifique proprement dit en joignant deux feuilles de métal préformées pour que le réfrigérant circule à l’intérieur.
- Tubes et ailettes : ils sont courants dans les chambres froides, principalement dans les évaporateurs d’air réfrigéré. Le réfrigérant s’évapore à l’intérieur des tubes qui sont en contact avec les fines feuilles de métal.
- Plaques : elles sont utilisées dans les évaporateurs à liquide réfrigérant ou à réfrigérant-réfrigérant. Leur fonctionnement est basé sur la séparation des deux fluides par une plaque de cuivre, d’aluminium ou d’acier, qui agit comme un agent conducteur.
- Tubes nus : ils sont habituellement utilisés pour refroidir un liquide en installant un tube nu à l’intérieur duquel le réfrigérant s’évapore.
- Les tubes coaxiaux : ils sont constitués d’un ou plusieurs tubes à l’intérieur d’une enveloppe et sont chargés de refroidir le liquide.
- Caisson – Tubes : ils sont très couramment utilisés, dans lesquels le réfrigérant circule à l’intérieur des tubes et le liquide à refroidir circule à l’intérieur du caisson.
Processus de sélection des évaporateurs de réfrigération
Pour une sélection correcte d’un évaporateur de réfrigération, nous devons tenir compte d’une série de facteurs tels que la charge de refroidissement requise par notre équipement de réfrigération, l’humidité relative, la plage et la vitesse d’air nécessaires. En outre, nous devrons prêter attention à d’autres facteurs tels que le saut thermique, c’est-à-dire la différence de température entre l’intérieur de la chambre et le réfrigérant utilisé.
Il est essentiel de trouver un équilibre dans l’écart thermique, car plus l’écart thermique est petit, plus l’efficacité est grande. De cette façon, il fonctionnera avec des taux de compression plus faibles et l’équipement économisera de l’énergie. Cependant, d’un autre côté, il sera également plus cher et l’investissement initial sera plus élevé.
Puissance nominale
La puissance nominale d’un évaporateur est donc affectée par la charge thermique, la température à l’intérieur de la chambre et le réfrigérant utilisé. Comment calculer la puissance nominale ?
Humidité relative
En plus de cela, il est important de connaître l’effet sur l’humidité relative. En connaissant la température d’évaporation de référence et la température de travail, on obtient le saut thermique.
Lorsque la température augmente, l’humidité relative à l’intérieur de la chambre diminue.
L’humidité relative est un paramètre important dans la conception des chambres froides, car chaque produit a besoin d’une humidité relative différente afin d’être conservé dans les meilleures conditions et de maintenir toutes ses propriétés. Les produits les plus exigeants sont principalement les produits frais, tandis que dans les chambres de congélation, par exemple, son rôle est moins important.
Puissance de l'évaporateur
Si nous augmentons le saut thermique, la puissance transférée augmentera également. Ce phénomène est la conséquence du comportement de l’échangeur de chaleur et peut être expliqué par les équations de transfert de chaleur qui modélisent ce type d’échangeur de chaleur.
INTARCON dispose d’une large gamme d’évaporateurs de réfrigération basée sur l’efficacité maximale de nos équipements adaptés à tout type de chambre froide et aux besoins des produits à refroidir. De plus, notre gamme d’évaporateurs de réfrigération est disponible avec les technologies CO2, NH3, glycol… Nos équipements se distinguent par leur incorporation :
- Batteries à haute efficacité…
- Vannes d’expansion et électrovannes intégrées.
- Performance de refroidissement optimale.
- Contrôleur électronique prenable (en option).
- Accès facile pour la maintenance et le nettoyage.
Bibliographie
- [1] Élaboration propre : INTARCON
- [2] Principes fondamentaux de la réfrigération. Chapitre 5 : Évaporateurs et systèmes de dégivrage. Auteurs : Ángel Barragán Cervera, Joaquín Navarro Esbrí, Francisco Moles, Adrián Mota Babiloni et Bernando Peris.
