M K€iA frigories
7,12 X — ^ = environ 4.521 . J. . . .
'' A2C ch.-h. indique
La quantité de chaleur dégagée au liquéfacteur par mètre cube du volume balayé par le piston est
Cette quantité de chaleur est absorbée par Teau de circulation. Si celle-ci entre à la température de 4" 10^ ^^ sort à -j- 20**, le nombre de litres d'eau qu'il faut faire circuler autour du liquéfacteur pour absorber la quantité de chaleur précédente est
'" ' := 80 litres environ.
Lorsque, durant la rotation du compresseur à ammoniaque, le piston balaie un volume égal à un mètre cube, le nombre de frigories produites à Tévaporateur est, nous venons de le .voir, égal à 700. Une machine capable de produire
LA MACHINE FRIGORIFIQUE A COMPRESSION
loo.ooo frigories par heure, c'est-à-dire dont la puissance frigorifique est égale à loo.ooo frigories-heure, doit avoir un volume de compresseur tel que le piston balaie par heure
= 143 mètres cubes environ.
Si le compresseur fait 50 tours par minute ou 3.000 tours à l'heure, il doit avoir un volume égal à
^^^ =z 0°»',048 environ.
Prenons une course de piston égale à 0^,45, la section d'un compresseur à double effet (agissant par les deux faces du piston) sera égale à
Le diamètre de ce compresseur sera égal à 260 millimètres.
Nous avons fait le calcul précédent pour un compresseur à ammoniaque. Reprenons-le pour un compresseur à anhydride sulfureux et pour un compresseur à anhydride carbonique, fonctionnant Tun et l'autre dans les mêmes conditions de température que précédemment. Nous obtenons les résultats suivants :
Nombre de frigories produites dans l'évaporateur par mètre cube du volume balayé par le piston du compresseur :
Compresseur à ammoniaque .... ^^'^^ = 700.
Compresseur à anhy- ^^ a ^^ ^ ^r- oa «^
dride sulfureux . . 93^6 X 0,95 ^ ^8^ ^ ^^q
Compresseur à anhy- 61,3 ^ 0,^^ 58.14 . »..
dride carbonique. ^^ = -^ = 4.Uoo.
Volume balayé en une heure par le piston d*une machine de 100.000 frigories-heure :
Compresseur à am- ,^^ ^^^
moniaque .... = 144 m'*.
Compresseur à anhy-
dride sulfureux. . '■ = 372 m^
Compresseur à anhydride carbonique. "" 'II" ^= ^^ ^
14. — Rapports des volumes des compresseurs à ammoniaque, à anhydride sulfureux, à anhydride carbonique. — Si on prend comme unité le volume du compresseur à anhydride carbonique, les volumes des autres compresseurs se rangent par ordre de grandeur de la manière suivante :
Compresseur à anhydride carbonique . . 1
Compresseur à ammoniaque 6
Compresseur à anhydride sulfurique. . . 15,50
Des trois types de machines frigorifiques à compression employés le plus ordinairement dans rindustrie, les compresseurs à anhydride carbonique ont le moindre encombrement, puis viennent les compresseurs à ammoniaque, enfin les compresseurs à anhydride sulfureux (fig. 7). Aussi faut-il s'attendre à voir les premiers avoir la préférence dans toutes les installations, où la place de la machine à froid est limitée ; par exemple, dans les navires frigorifiques.
15. — Comparaison entre les rendements théoriques des machines à froid. — Comparons de même les
LA MAClIlyE FRIGORIFIQUE A COMPRESSION
rendements de ces trois types de compresseurs en calculant les frigories produites par chevalheure indiqué.
Nombre de chevaux-heure indiqués à fournir i un compresseur par mètre cube du volume balayé par le
Compresseur à ammoniaque. ■ -- - — ■ = 0,154. Compresseur à anhydride sul- ,, --
ta» -a552. = o,o6s.
Compresseur à anhydride car- ,
boaique «oooo ~ ''°°°-
Nombre de chevaux-heure indiqués à fournir à un compresseur de 100.000 frigories-heure ;
'. Compresseur à ammoniaque. 0,154 X ^44 = 22,2.
f Compresseur à anhydride sulfureux 0,058x372 = 21,6.
Compresseur à anhydride carbonique 1,008 X 24 = 24,2.
Nombre de frigories produites par cheval-heure indiqué :
Compresseur à ammoniaque. ■ = 4.520 environ.
Compresseur à anhydride sul-
! fureux ^-7 — zz 4.629 environ.
Compresseur à anhydride car- ^ ^
bonique = 4.132 environ.
Si on prend comme unité le rendement du compresseur à anhydride carbonique, on voit que les rendements des autres compresseurs ont les valeurs suivantes :
Compresseur à anhydride carbonique. . . 1,00
Compresseur à ammoniaque 1,09
Compresseur à anhydride sulfureux. . . . 1,12
Au point de vue théorique, pour les machines à compression usuelles fonctionnant dans les mêmes conditions, le rendement est sensiblement le même.
16. — Rendements indiqués réels des machines frigorifiques- — Les rendements indiqués que nous venons de donner sont supérieurs aux rendements des machines frigorifiques réelles. Ceux-ci ne dépassent pas 4.000 frigories par cheval-heure indiqué pour les meilleures machines fonctionnant
LA MACHINE FRIGORIFIQUE A COMPRESSION
dans les conditions favorables d'un essai de réception. En marche industrielle on produit au plus 3.000 à 3.200 frigories par cheval-heure indiqué.
Cette différence entre le rendement indiqué théorique et le rendement indiqué réel tient aux conditions dans lesquelles fonctionne un compresseur industriel.
17. — Rôle de l'espace nuisible. —Dans ce qui précède nous avons supposé qu'au début de la course d'aspiration la base du piston s'appuyait exactement sur la paroi du corps de pompe. Dès que le piston commençait sa course d'aspiration, du fluide frigorigène passait de l'évaporateur dans le compresseur ; la production des frigories dans l'évaporateur se produisait dès le début de l'aspiration. En réalité, il n'en est pas ainsi. Lorsque le piston est à fond de course, il existe nécessairement un espace compris entre la base du piston et la face opposée du corps de pompe ; on donne à celui-ci le nom d'espace nuisible. Cet espace est rempli de liquide frigorigène, provenant du refoulement au compresseur effectué dans la course précédente. Au début de l'aspiration, lorsque le piston se déplace en faisant le vide derrière lui, le liquide frigorigène de l'espace nuisible se vaporise d'abord. Dans le corps de pompe s'exerce une pression qui, diminuant de valeur à partir de celle de la pression de refoulement, empêche d'ouvrir la soupape d'aspiration automatique. Durant ce mouvement du piston, il ne se produit donc pas d'évaporation du fluide
LE FROID INDUSTIilEL
frigorigène contenu dans Tévaporateur. Le fonctionnement du compresseur se fait en pure perte, sans production de frigories utiles, c'est-à-dire de frigories dans Tévaporateur. Il y a donc intérêt à doiiner au compresseur et au piston une forme permettant de réduire autant que possible l'espace nuisible. Nous verrons plus loin comment on réalise cette condition.
18. — Effet de la dépression à Taspiration . — Dans le fonctionnement théorique d'un compresseur nous avons supposé que la pression du fluide frigorigène derrière le piston était égale à la tension de la vapeur saturée de ce fluide à la température régnant dans Tévaporateur. Il n'en est pas ainsi dans le fonctionnement réel. La soupape d'aspiration automatique est maintenue fermée par la résistance d'un ressort ; pour que cette soupape s'ouvre et laisse pénétrer le fluide frigorigène dans le compresseur, il est nécessaire que la pression dans celui-ci devienne inférieure à la tension de vapeur saturée dans l'évaporateur. Il faut créer ce qu'on appelle la Dépression à V aspiration. Lorsque la soupape d'aspiration est ouverte, le fluide frigorigène ne peut pénétrer dans le compresseur que si, dans ce dernier, la dépression est capable de vaincre la résistance du ressort et celle que le fluide éprouve dans son mouvement soit à l'intérieur des tuyauteries, soit au passage de l'ouverture d'aspiration. Durant toute la période d'aspiration, la pression dans le compresseur est donc inférieure à celle que nous avons admise dans le fonctionnement théorique.
De là résulte un accroissement de la puissance à fournir au compresseur.
