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EVAPORATEUR ET CONDENSEUR pour série CYCLES FRIGORIFIQUES

Pour l'évaporateur et le condenseur, on distingue dans la simulation:

  •  mode simple et mode complet (groupe frigo mono-étagé uniquement),
  • température source (froide ou chaude) constante ou fonction du temps.

En mode simple, l'échange réalisé est calculé globalement (pas de profil de température, surchauffe ou sous-refroidissement fixé).

En mode complet (groupe frigo mono-étagé uniquement), l'échange réalisé est simulé de façon détaillée avec profil de température et de titre vapeur le long de l'échangeur, et coefficient d'échange différencié entre les zones de surchauffe, de sous refroidissement et de vaporisation ou condensation (voir Mode simple, complet et Détendeurs pour plus de détails).

Pour les différents types d'évaporateurs et de condenseurs, voir ci-dessous.

Types de machines frigorifiques préconfigurées (groupe frigo mono-étagé uniquement):

- Réfrigérateur: évaporateur à température source froide fonction du temps, initialement à -5°C (intérieur du réfrigérateur), condenseur à température de source chaude constante, initialement à 20°C (intérieur habitation).

- Climatisation: évaporateur à température de source froide fonction du temps, initialement à 20°C (intérieur habitation), condenseur à température de source chaude constante, initialement à 34°C (air extérieur été).

- Pompe à chaleur air/air: évaporateur à température source froide constante, initialement à 5°C (air extérieur hiver), condenseur à température de source chaude fonction du temps, initialement à 20°C (intérieur habitation)

- Pompe à chaleur air/terre: évaporateur à température source froide constante, initialement à 12°C (sous terre), condenseur à température de source chaude fonction du temps, initialement à 20°C (intérieur habitation).

 

Bien évidemment, évaporateur, condenseur et température des sources peuvent être configurées indépendament via leurs boutons respectifs.

Caractéristiques évaporateur:

- surface d'échange et température de la source froide,

- volume gaz ou temps de séjour, paramètre permettant de régler la dynamique de la réponse en pression aspiration compresseur,

- coefficient d'échange en vaporisation,

- surchauffe des gaz en °C (mode simple), ou coefficient d'échange dans la zone de surchauffe des vapeurs (mode complet).

Caractéristiques condenseur:

- surface d'échange et température de la source chaude,

- volume gaz ou temps de séjour, paramètre permettant de régler la dynamique de la réponse en pression refoulement compresseur,

- coefficient d'échange en condensation,

- sous-refroidissement du liquide en °C (mode simple), ou coefficients d'échange dans la zone de refroidissement des vapeurs et sous-refroidissement du liquide (mode complet).

Evaporateurs à température d'ambiance constante: seul le côté fluide frigorigène est simulé. Il ne faut donc pas utiliser avec ces évaporateurs une régulation de température évaporateur (TSH - TSL ou TIC). On peut par contre modifier à tout instant la température de la source froide directement sur le synoptique.

Evaporateurs à température d'ambiance fonction du temps: la source froide est considérée comme séparée du milieu extérieur par une paroi. Les bilans énergétique permettent alors de simuler l'évolution dans le temps de la source froide, ainsi que celle de la paroi de séparation. Pour l'évaporateur de type réfrigérateur, on peut même inclure dans l'enceinte de la source froide une quantité de matière représentant de la nourriture (viande), et initialement introduite à la température extérieure.

Inertie thermique de l'ambiance des évaporateurs à température fonction du temps:

L'inertie thermique de la source froide, séparée du milieu extérieur par la paroi, est ajustée par les paramètres suivants:

- M.cp air intérieur: 1 à 20 pour un frigo, selon qu'il est vide (faible inertie) ou plein, 100 pour un pièce de 25m2, 500 pour une pièce de 100m2,

- M.cp paroi de séparation: 10 à 100 pour un frigo, 5000 pour une pièce de 25m2, 10000 pour une pièce de 100m2,

- M.cp de la nourriture (type réfrigérateur uniquement): 4.18 pour un kg de nourriture, M x 4.18 pour M kg,

- U.S/M de la nourriture: ce paramètre permet de représenter l'étalement de la nourriture dans le frigo, car le refroidissement de 1 kg de viande en un seul morceau ou en 10 tranches de 100g étalées n'est pas le même (1 ou moins pour des gros morceaux, 10 ou plus pour des morceaux étalés et une mise en température à coeur plus rapide).

- U.S global entre source froide (intérieur) et milieu extérieur: pour un frigo, 40kJ.h-1.m-2.°C-1 x ~1m2 = 40 kJ.h-1.°C-1

- % de résistance thermique affectée à l'intérieur ou à l'extérieur de la paroi de séparation: ce paramètre détermine d'une part la température moyenne de la paroi en régime stationnaire (en fonction des températures source froide et milieu extérieur), et d'autre par si la paroi participe beaucoup ou faiblement à l'inertie thermique de la source froide. Par exemple, si le % de résistance thermique intérieure est égal à 90%, la température de la paroi sera proche de celle du milieu extérieur et la paroi participera peu à l'inertie themique.

 Condenseurs à température d'ambiance constante: seul le côté fluide frigorigène est simulé. Il ne faut donc pas utiliser avec ces condenseurs une régulation de température condenseur (TSH - TSL ou TIC). On peut par contre modifier à tout instant la température de la source chaude directement sur le synoptique.

Condenseurs à température d'ambiance fonction du temps: la source chaude est considérée comme séparée du milieu extérieur par une paroi. Les bilans énergétique permettent alors de simuler l'évolution dans le temps de la source chaude, ainsi que celle de la paroi de séparation.

Inertie thermique de l'ambiance des condenseurs à température fonction du temps:

L'inertie thermique de la source chaude, séparée du milieu extérieur par la paroi, est ajustée par les paramètres suivants:

- M.cp air intérieur: 100 pour un pièce de 25m2, 500 pour une pièce de 100m2,

- M.cp paroi de séparation: 5000 pour une pièce de 25m2, 10000 pour une pièce de 100m2,

- U.S global entre source chaude (intérieur) et milieu extérieur: pour une pièce faiblement isolée, 40kJ.h-1.m-2.°C-1 x ~10m2 = 400 kJ.h-1.°C-1

- % de résistance thermique affectée à l'intérieur ou à l'extérieur de la paroi de séparation: ce paramètre détermine d'une part la température moyenne de la paroi en régime stationnaire (en fonction des températures source chaude et milieu extérieur), et d'autre par si la paroi participe beaucoup ou faiblement à l'inertie thermique de la source chaude. Par exemple, si le % de résistance thermique intérieure est égal à 90%, la température de la paroi sera proche de celle du milieu extérieur et la paroi participera peu à l'inertie themique.

Rq: les paramètres cités ci-dessus (M.cp, US), plus ou moins réalistes, conduisent à des inerties importantes. Les paramètres par défaut dans le modèle sont différents et permettent en général une simulation plus rapide, bien que moins réaliste.