Description de l’installation CYCLE BI-ETAGE à injection totale

La simulation Cycle bi-étagé à injection totale est un simulation "dynamique", c'est à dire fonction du temps, comme toutes les simulations AZprocede. On peut observer et analyser le fonctionnement de l'installation en régime permanent, mais surtout en régime transitoire comme les phases de démarrage, d'arrêt, de mise en température, etc...

L'installation Cycle bi-étagé à injection totale comprend les équipements principaux suivant:

• deux compresseurs volumétriques, un pour le cycle basse pression, un pour le cycle haute pression, avec pertes de charge, surchauffe aspiration et refroidissement ligne de refoulement réglable pour chacun d'eux,
• deux évaporateurs, l'un en prise directe sur la bouteille intermédiaire (nommé BT pour Basse Température), l'autre alimenté par le détendeur basse pression et nommé TBT (pour Très Basse Température) ,
• deux boucles d'eau glycolée, une sur chaque évaporateur, avec température constante ou fonction du temps,
• un condenseur à eau côté cycle haute pression,
• une bouteille intermédiaire avec injection totale du liquide condensé,
• des régulations de température par TSL-TSH ou régulateur PID sur chacune des boucles d'eau glycolée (sélectionner Tambiance= f(temps) dans le type d'évaporateur ).
• Sur la boucle TBT, la régulation agit sur le compresseur basse pression. Sur la boucle BT, la régulation par TSL-TSH agit sur la vanne d'isolement de l'évaporateur BT, et le régulateur PID agit sur le compresseur haute pression.
• Une sécurité supplémentaire arrête le compresseur haute pression si le compresseur basse pression est arrêté et la vanne d'isolement de l'évaporateur BT est fermée.
• Enfin, ce bouton (situé en haut à gauche du bandeau) permet de générer des fluctuations dans le temps du flux reçu par la boucle d'eau glycolée, de type sinusoidales ou aléatoires autour de la valeur moyenne. Cela permet de visualiser les réponses du groupe froid muni de régulations à des charges variables des boucles d'EG.

voir aussi:

• Compresseur et régulation de température source froide/chaude
• fluides frigorigènes

Remarques:

• le fluide frigorifique dans la bouteille intermédiaire est un mélange liquide-vapeur en équilibre à son point d'ébullition. La vapeur sortant de la bouteille est donc toujours saturante (point 1'). Lorsque le fluide frigorifique sélectionné est un mélange zéotropique, la composition réelle du liquide et de sa vapeur en équilibre devrait être différente (distillation du fluide), ce qui n'est pas inclus dans le modèle thermodynamique retenu (peu d'intérêt et trop complexe). Pour cette raison, la température de sortie des vapeurs, égale à la température de condensation (point 1'), peut parfois être différente de la température du liquide, égale à la température d'ebullition (point 3'').
• bien que cela ne soit pas la marche normale de ce modèle, il supporte le fonctionnement avec un seul compresseur en marche, le compresseur arrêté étant alors bypassé par une ligne virtuelle munie d'un clapet de non-retour. Certaines instabilités peuvent néanmoins apparaître dans cette configuration.

Outils graphiques d’analyse du procédé

• tracé du diagramme Enthalpie - Log(P) pour le fluide frigorigène sélectionné, avec représentation des cycles (traits ou point),
• tableau des principales propriétés aux différents points du cycle,
• possibilité d'exporter les données vers un fichier *.txt, utilisable ensuite dans un tableur,
• historique des variables procédé.

 Dimensionnement et réglages

 Les principaux paramètres de la simulation sont réglables, parmi lesquels on peut citer (liste non exhaustive):

• : cylindrée, vitesse de rotation, rendement polytropique, cylindrée et volume mort, pertes thermiques, pertes de charge et pertes ou gain thermique lignes aspiration - refoulement,
• et : surface, coefficients d'échange (vaporisation ou condensation), surchauffe ou sous-refroidissement, volume gaz aspiration (pour la dynamique de réponse en pression), inventaire de liquide dans la bouteille intermédiaire, type de source froide à température constante ou fonction du temps.
• boucles d'eau glycolée: cp de l'eau glycolée et inventaire liquide dans le réservoir de chaque boucle, ce qui détermine son inertie thermique. Le risque de solidification à très basse température n'est pas considéré.

Rq: contrairement au modèle "groupe frigo mono-étagé", il n'y a pas de mode complet. Le détendeur détend la quantité précise de fluide frigorigène évaporée à l'évaporateur TBT, et surchauffe et sous-refroidissement sont fixés aux évaporateurs et au condenseur.

Modèle numérique

• calcul des propriétés du fluide frigorigène à partir des conditions de pression et de température,
• calcul de la compression polytropique, avec rendement volumétrique fonction du taux de compression, cylindrée et volume mort fixés,
• résolution des équations de bilan matière et énergétique, et équation d'état pour simuler le fonctionnement du cycle frigo en régime transitoire,
• résolution des équations de bilan énergétique pour les sources (froide ou chaude) à température fonction du temps,