Les detendeurs

Date : mardi 06 novembre 2007 @ 23:21:05 :: Sujet : Le froid commerical

LES DETENDEURS :

Technologie des détendeurs




Les détendeurs sont destinés à l’alimentation des évaporateurs en fluide frigorigène.

Suivant le principe de fonctionnement des évaporateurs, on distinguera :

-les dispositifs alimentant les évaporateurs à détente sèche

-les dispositifs alimentant les évaporateurs noyés

Les dispositifs alimentant les évaporateurs à détente sèche communément appelés détendeurs seront abordés dans cette partie.

Quant aux autres dispositifs, il s’agit de systèmes de détection de niveau.

Les détendeurs pour évaporateurs à détente sèche se regroupent en trois types :

-les tubes capillaires ou détendeurs capillaires

-les détendeurs thermostatiques

-les détendeurs électroniques

Les tubes capillaires


Ce sont des tubes de cuivre de longueur variable (de 1 à 7 m environ) et dont le diamètre intérieur varie entre de 0.6 à 2 mm. C’est un restricteur non réglable dont la résistance d’écoulement représente la perte de charge désirée entre le condenseur et l’évaporateur, ses dimensions sont déterminées expérimentalement (cf. figure 3.3).

Ils conviennent pour des installations de faible puissance thermiques et peu variables.

3.5.3       Les détendeurs thermostatiques

Ce sont les organes d’alimentation des évaporateurs les plus utilisés.

Ils assurent à la sortie de l’évaporateur une surchauffe des vapeurs de fluide frigorigène (FF).

La surchauffe des vapeurs de FF à la sortie de l’évaporateur est la différence entre la température des vapeurs sortant de l’évaporateur et la température d’ébullition du fluide frigorigène (correspondant à la pression d’évaporation) à la sortie de l’évaporateur.

On distingue deux types de détendeurs thermostatiques :

-les détendeurs thermostatiques à égalisation de pression interne
-les détendeurs thermostatiques à égalisation de pression externe

 Les détendeurs thermostatiques à égalisation de pression interne

Ils régulent la surchauffe des vapeurs de FF à la sortie de l’évaporateur en réglant le débit de FF admis à l’évaporateur quelque soit sa charge thermique.

La valeur de la surchauffe généralement admise pour assurer un remplissage correct de l’évaporateur et la protection du compresseur (vapeurs surchauffées) est comprise entre 4 et 8°C.-Le détendeur thermostatique à égalisation de pression interne comprend :

-Le corps du détendeur dans lequel sont renfermés :

-le filtre à tamis placé à l’entrée (arrivée du FF dans le détendeur)

-la membrane (soufflet) qui est solidaire d’un pointeau et d’un ressort de réglage muni d’une vis de réglage accessible

-le bulbe situé à la sortie de l’évaporateur et solidaire de la tuyauterie, il mesure la température du FF à la sortie de l’évaporateur, sa fixation doit être solide et sa position doit suivre certaines règles (ne pas être positionné en bas de tuyauterie)

-le tube capillaire qui transmet la mesure du bulbe au corps du détendeur, l’ensemble tube capillaire et bulbe est appelé train thermostatique

Le fonctionnement de ce détendeur résulte de l’équilibre des forces entre :
-la pression du fluide contenue dans le train thermostatique (force descendante sur la membrane)

-la pression d’évaporation dans l’évaporateur (force ascendante sur la membrane)

-la pression exercée par le ressort de réglage (force ascendante sur la membrane).



http://mdf.afpa.free.fr/static/froid/detendeur00.JPG


http://mdf.afpa.free.fr/static/froid/detendeur01.JPG
 
 
Figure 3.23 : Détendeur thermostatique à égalisation de pression interne.

A partir d’une position d’équilibre donnée correspondant à une position précise du pointeau :

-lorsque la charge thermique au niveau de l’évaporateur augmente, la zone de surchauffe va augmenter puisque le FF liquide présent dans l’évaporateur va s’évaporer plus rapidement ce qui va entraîner une pression exercée sur la membrane plus grande (force descendante) et par suite la descente du pointeau autorisant une alimentation en FF liquide plus important dans l’évaporateur

-de même lorsque la charge thermique baisse, la zone de surchauffe diminue, la pression exercée sur la membrane (descendante) baisse, ce qui entraîne une montée du pointeau et par suite une réduction de l’alimentation en fluide frigorigène de l’évaporateur.

Le pointeau oscille donc en permanence sans position d’ouvertures sauf s’il est sélectionné trop petit. Le détendeur ne doit pas être non plus trop puissant à cause du phénomène de pompage (surchauffes excessives entraînant des ouvertures et fermetures complètes du détendeur et une mauvaise alimentation de l’évaporateur).

3.5.3.2   Les détendeurs thermostatiques à égalisation de pression externe

Lorsque les pertes de charge de l’évaporateur sont élevées, le détenteur thermostatique à égalisation de pression interne (DTEPE) ne peut plus bien régler la surchauffe des vapeurs à la sortie de l’évaporateur (surchauffe élevée), on utilise alors des détendeurs thermostatiques à égalisation de pression externe.

Pour ce type de détendeur, ce n’est plus la pression régnant à l’entrée de l’évaporateur qui appuie sous la membrane donc participe à l’équilibre des forces agissant sous le pointeau mais plutôt la pression disponible à la sortie de l’évaporateur.

Du point de vue de la constitution, ce détendeur est similaire au détendeur à égalisation de pression interne avec en plus un piquage réalisé entre la sortie de l’évaporateur et le détendeur, il s’agit du tube à égalisation de pression externe.

Avec cet artifice, l’effet des pertes de charge élevées de l’évaporateur est neutralisé.


http://mdf.afpa.free.fr/static/froid/1detendeur.JPG
 

Figure 3.24 : Détendeur thermostatique à égalisation de pression externe.


Dans certains évaporateurs de puissances relativement élevées, les fabricants scindent l’évaporateur en plusieurs sections (circuits) parallèles et leur alimentation en FF est généralement réalisée par des DTEPE. Dans ce ces de figure, la répartition du FF entre les différentes sections (circuits) se fait grâce à un distributeur de liquide.

C’est un raccord de forme conique ayant sur la grande base un nombre d’orifices égal au nombre de circuits que comporte l’évaporateur à alimenter, des tubes capillaire de même diamètre et de même longueur relient le distributeur de liquide aux circuits de l’évaporateur.

3.5.4  Les détendeurs électroniques

Il s’agit de dispositifs qui régulent la différence de température entre la température des vapeurs à la sortie de l’évaporateur et la température du fluide frigorigène à l’entrée de l’évaporateur en réglant le débit de FF en fonction de la charge thermique à l’évaporateur.

Un détendeur électronique comporte trois parties principales :

-d’un régulateur

-d’une électrovanne (vanne électromagnétique ou commandée par un servomoteur)

-de sondes de températures (ou capteurs de température)

L’électrovanne est placée juste à l’entrée de l’évaporateur et elle est commandée (ouvertures et fermetures) par le régulateur (calculateur) en fonction :

-des écarts de températures mesurées par les sondes de températures placées sur les tuyauteries de FF à l’entrée et à la sortie de l’évaporateur

-de la valeur de consigne préréglée (température de consigne)

-de la température du milieu à refroidir mesurée par une sonde

Grâce aux fonctions intégrées dans le régulateur (action proportionnelle intégrale « PI» ou action proportionnelle intégrale dérivée « PIID »), la vanne se positionne rapidement et sans pompage pour la régulation de la différence de températures.

On pourrait parler de contrôle de surchauffe également pour ce type de détendeur à la différence que cette surchauffe intègre la chute de pression dans l’évaporateur.

Le détendeur électronique permet des économies d’énergie électrique sur la consommation du compresseur avec un remplissage optimal de l’évaporateur et le maintien d’une surchauffe minimale stable.

Certains modèles intègrent d’autres fonctions telles que :
-le contrôle du dégivrage

-le report des informations (températures)

-fonctions intégrées d’électrovanne et de thermostat

-fonction d’alarme

-fonction de diagnostic et d’auto surveillance du système frigorifique

Tout régulateur a pour fonction de ramenée la valeur mesurée à la valeur de consigne.

On parle de régulateur proportionnel lorsque la position de l’organe de réglage est proportionnel à l’écart entre la grandeur finale réglée et la valeur de la consigne.

Dans un régulateur à action intégrale, c’est la vitesse de réaction de l’organe de réglage qui est proportionnelle à l’écart précédent : d’où une correction plus rapide.

Pour un régulateur à action dérivée, l’action du régulateur est proportionnelle à la vitesse de variation de l’écart et non plus à la valeur de cet écart, son action n’est donc pas visible lorsque les écarts sont constants ou permanents : cette action n’est pas utilisable seule.

Dans la pratique, les régulateurs utilisés sont en réalité à actions combinées et on retrouve des régulateurs PI « Action Proportionnelle Intégrale »et des régulateurs PID « Action Proportionnelle Intégrale Dérivée ».

les détendeurs thermostatiques à égalisation de pression interne






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