ION DU FROID

pompe de coin pression peut elre à doubla M •I. Elle est généralement à double eiFet sur les navires, mû ta besoin de réduire le pli» possible L'espace occupé par lu

»chim\

1 t compression ayanl pour effet d'élever In température do

TT

mSSà

Fig. r>^8.

*air. on refroidit ce fluide d'abord pendant la compression, et n le faisant passer dans un réfrigérant, soit à eau, soit lîr. OÙ il abandonne l'exees de chaleur qpi'il a pu conserver il où il se trouve ramené à sa température initiale. On ne •hauge pas le volume de l'air comprimé, mais sa pression m : rouve un peu diminuée. Afin de réduire 1*' plus possible Téléitinn de température résullanl île la compression, al par suite

il, — M

MO

tEFRORUSSKMF.NT.

Lu travail h dépenser pour Cette opération, on peut méu. duire un peu d'eau dans la pompe de OOIttf) D'ap

M. itichard, cette quantité doit Être d'un centième envta capacité utile du corps de pompe. L'air sortant «lu com] parcourt en montai! I, puis en descendant, les deux 8 mente d* une tourelle Tau sommet «le laquelle on inj «le l'eau. L'air comprimé passe ensuite dans le réfrîf ou à air et se trouve ramené, ou à peu près, à la lem qu'il possédait avant d'être soumis à la compression

Kn même temps, une partie de la vapeur d'eau «pu* l'ai absorbée se condense h est extraite par un purgeur s|

L'air comprimé et refroidi se rend dans un cylindre i| deur E, où il peut se dilater en agissant sur un piston relal L'arbre moteur de la machine. On récupère ainsi une p travail moteur dépensé pour La compression.

L'air dilaté sortant du détendeur est à une températtiffl li basse, il se rend au frigorifère ou congélateur, qu'il pan dans toute sa longueur. Pendant son passage, cet air tend i réchauffer en empruntant de la chaleur aux corps >|iii l'i (ou l'en t.

Lorsqu'on a en vue le refroidissement «Tune enceinte conque dont il est nécessaire d'opérer la ventilation, on în< duit dans cette enceinte de l'air dilaté froid destiné h cer l'air en partie réchauffé qu'on évacue dans l'atmos (".et air expulsé est encore à une basse température, e diminuer la perte de calories négatives résultant de son évwfr lion, on l'envoie, au sortir du frigoriffere, dans le réfrigérsatli où il circule au contact «lu faisceau tabulaire. Il se réchanft m empruntant de la chaleur h l'air comprimé qui vient «h compresseur et qui passo dans les tubes du réfrigérant.

L'échange de chaleur qui s'effectue dans It permet ifal la température de l'air comprimé, d'utiliser des IV sans cela, seraient complètement perdues, et de réaliser («f suite une économie de force motrice.

1152. Lorsqu'on veut abaisser la température nonu.v lenvent obtenue «lans le frigorifère, il devient nécessaire

production du fhoiu et i»e la glace.

•iii

froidtr davantage lair comprimé qui traverse te réfrigérait, Pour cela, on ne fait passer qu'une partie de lfair froid du dé*

rideur dans le frigorifère. et la reste su raid directement dans réfrigérant, où il se mélangea l'air ijuî revient du frigorifère,

ri peut faire varier à volonté les proportions de ce mélange el froidir au degré convenable l'air comprimé avant sa détedte. gt ••btieiil dans le frigorifère une température d'autant plus que l'air comprimé a été plus refroidi avant m détente. Le refroidissement de l'air comprimé passant dans le réfri- • i iiul peut encore être obtenu de la manière suivante: On lait rculer un courant d'eau froide autour des parois du réfrîgémt, et on envoie ensuite Pair comprimé dans un aeeuniulacomposé de deux caisses adjacentes remplies de loi 1rs illiques ou de corps solides. La première caisse est parue par l'air comprimé à refroidir, la seconde par l;ni roid ou inversement, a volonté.

Lorsque la marche normale est établie, l'air comprimé sot*

iftiit du réfrigérant à eau passe dans la première caisse qui a

>té préalablement refroidie, et abandonne une nouvelle partit*

le su chaleur aux matières solides froides qu'il rencontre.

L'air détendu à basse température sortant du congélateur à

Ë. par exemple, Inverse la 'seconde caisse et se réchauffe iiprunlunt delà chaleur aux corps solides qu'elle renferme, que cette seconde caisse eel sufiisamment refroidie, on îfiange le sens du passage de l'air, on envoie l'air froid dans la lière caisse et Taira refroidir dans la seconde. Cette maiHiiN re s'effectue chaque, fois que les températures de l'air com- • observées à l'entrée et à la sortie de la caisse diffèrent peu une de l'autre. A la sortie de l'accumulateur, l'air détendu est raie ment encore à une température inférieure à celle de l'air imbiant. on peut le reprendre pour le comprimer de nouveau; >n opère alors à cycle fermé, et on obtient dans le compresseur température moins élevée qu'en marchant à cycle ouvert. 1153. Lorsque la machine frigorifique est destinée à produire de la glace, on conserve ses différents organes, mais le frigorifère est remplacé par un congélateur formé' d'un serpen-

GÎ2

REFROIDISSEMENT

tin ou d'un appareil tabulai** plonge dans une 1> d'un liquide incongelable qui, le plus communément I

dissolution concentrée de chlorure de calcium. On peut lement composer un bain incongelable avec du chlo magnésium, de la glycérine ou de l'alcool, etc.

L'air détendu b1 froid circulant dans les tubes du coi . emprunta de la chaleur à la solution incongelable dont la I pérahire peut être abaissée à — [5° et niénie à —:><

L'eau à congeler est versée dans des vases ou moub plonge, dans lu solution réfrigérante. Afin de rendre la tempfa ture du bain aussi uniforme que possible» et, en même I pour augmenter l'effet utile de l'appareil frigorifique, le b ; incongelable circule constamment des serpentins t.Mir*

aux mouleaux et vice versa. Le mouvement est obtenu d'une hélice immergée, actionnée par le moteur du compresse!»

1 154. Calcul du refroidissement que peut théorique meut produire la détente d'un kilogramme d'air corn primé, — Les lois de Mariotte et «le Gay-Lussac établi! la relation qui existe entre le poids, le volume et la lemplriture d'un gaz parfait, c'est-à-dire d'un gaz qui B€ I naïve >ufl samment éloigné de son point de liquéfaction.

Au lieu de considérer b's températures données par le the momelre centigrade et comptées à partir de la glace fondant nous considérerons les températures absolues.

La température absolue ï == t h- 273% / étanl le degré de les

pératurc fourni par le thermomètre centigrade et 273°= — *

représentant le degré de température de la glace loiiJank complé a partir du zéro absolu.

En appelant /V *V ï§ I*1 pression absolue, le volume et la température abi

du gaz à l'état initial,

p, \\ T les mêmes éléments a l'état final,

on a l'égalité {a 73)

PV PoVn

T Tfl"

D'un autre côté, on a vu (587) que lorsqu'un gaz parfait se ;om prime où se dilate à chaleur constante, c'est-à-dire sans gain îi perte de chaleur sous l'action des causes extérieures, révolution se fait suivant une courbe dite adiabatique et on a :

pvk = constante. (2)

k étant le rapport des chaleurs spécifiques à pression constante et à volume constant. D'après les déterminations les plus autorisées, k= 1,4 1 •

En combinant les équations (1) et (2), afin d'obtenir une relation entre la pression et la température, on trouve :

Cette dernière relation permet de calculer les températures correspondant aux différentes pressions.

Appliquons ces formules aux diverses phases d'une opération : i* On comprime de 1 à 3 atmosphères un gaz pris à la température ambiante, soit i7°C. par exemple. Il s'échauffe et, si on suppose qu'il n'y ait de chaleur cédée ni au cylindre ni à l'extérieur, la température après la compression sera :

iloù

T = 4oi et t = 1 — 273=128°.

2* On refroidit cet air par de l'eau et on ramène sa température à 17% par exemple. Si on fait en sorte que le volume ne change pas

3alx*>__ pv 401 2734-17 d'où

p = 2tlm,lj.

3* Enfin on fait dilater cet air de manière à faire tomber sa

REFROIDISSEMENT

pression à i atmosphère B&na rien céder ni prendre ftui wa\ extérieure

d'où

T=a3o,7 et ti= — 4^,3.

On trouve donc que, si on comprime jusqu';» 3atmoapl l'air a 17". ta température Relève à 128*. En le refroîdissm sans changer son volume, la pression descend à a^tj pt rn I laissant si» détendre jusqu'à la pression atmosphérique 11 ton pc rat ure s'abaisse de %\3 et tombe à — 4***3.

Si l'air était pris à ~ io° la compression à 3 atmosphère élèverait sa température à mic. Le refroidissement à — id abaisserait la pression à aMti7 ei la détente consécuthN j atmosphère ferait descendre lu température à — 63',8.

Dans la pratique, on refroidit l'air pendant la compn afin de diminuer le travail dépensé* par le moteur. La pressici de Pair comprimé reste le plus souvent limitée à I ta M|

aller au delà et on le fait dans certains cas, lorsqu'on vent tenir un abaissement de température plus considérable; maiso résultai ne s'obtient qu'au prix d'une diminution de rendement

Dans une machine à cycle fermé, la quantité minima de travail à dépenser pour produire une frigorie e^( donnée |»;ir b relation tirée de la théorie mécanique de la chaleur 393

*S nombre de kilogrammètres à dépense!

B=?4Mi équivalent mécanique de la chaleur;

T0 etT4 températures absolues dans le compresseur et le frigo-

r itère;

rtt température en degrés centigrades atteinte dans lecomprtt-

M'iir;

/l température en degrés centigrades atteinte dans le ftïgOfifi

aj3=: — -, température absolue du o° du thermomètre

►utigrade.

Admettons que la température de Tair ne s'élève pas dans compresseur au-dessus de a5° et que, dans le frigorifère, elle

» descende pas au-dessous de — i5°, le travail théoriquement

F pensé pour obtenir une frigorie, sera

En pratique, ce nombre se trouve toujours largement dépassé, terne lorsqu'on comprime aux faibles pressions en usage.

D'après M. Richard, on peut dire qu'en opérant avec une ression de 4 atmosphères, on ne doit guère espérer atteindre n rendement supérieur à 1000 frigories par cheval-heure déensé au compresseur, ni plus de à 25 frigories par mètre cube 'air traversant la machine.

1155. Nous venons de voir, dans le calcul précédent, qu'en >pirant avec la pompe de l'air extérieur à 170 la température ans le frigorifère pouvait descendre à — 42°- Si on abandonait l'air froid à — io° dans l'atmosphère, on n'utiliserait en egrés que la différence 4^ — 10= 32°; le reste serait perdu. Si, u contraire, on aspire cet air à — io° pour le comprimer, abaissement de température sera d'environ 63,8 au-dessous e o et on utilisera 63°,8 — io°=:530,8.

Il résulte de là que chaque mètre cube d'air, entrant dans le ongélateur à — 63°,8 et sortant à — io°, absorbe en calories «r mètre cube d'air mesuré à o°

1,29X0,2378(63,8— I0)= l6fal,20.

Supposons que le cylindre soufflant comprime 100 litres par econde, soit 36o mètres cubes par heure, la chaleur absorbée

permettra de fabriquer 58 kilogr. de glace environ, car ainsi qu'il a été dit précédemment, il faut absorber environ 100 calo-

flio

REFROIDISSEMENT

ries |iar kilogramme de glace produit. Pour comprime! lume d'air de t à 'i atmosphères, il faut théoriquement vaux enyiroB et, en pratique, 3o chevaux consommant f&iij 3ox ^«S^S^^kilogr.decharbônquicoûteiri 3y,S &,«?

Le prix du kilogramme «l<' glace revient d c ù —

Iji ajoutant à ce chiffre les frai* accessoires, on in prix encore plut élevé.

Ajoutons qu'il y a des difficultés pratiques considérai Ainsi, l'air renfermant toujours de la vapeur d'eau, il H duit, à l'intérieur dos vases ou des serpentins, des cou» qui arrêtant te transmission du froid. L'humidité < I « - 1 air estt accrue, lorsqu'on le refroidit par une injection d'eau fi de diminuer le travail de la compression; aussi, unec cipales préoccupations «les constructeurs a-l-elle été barraaaer de la vapeur d'eau que l'air comprimé renferma y arrive à l'aide des boites à nei^e ou siwu}-6oase$% qui HM tent essentiellement en une ou plusieurs capacités Fais au détendeur et dans lesquelles l'air détendu et Froid dépose sur des surfaces rugueuses, pourvues de pointes et disposées a chicanes, la neige qui se forme pendant la détente.

Les appareils à air froid sont surtout employés & bord ta navires destines au transport des viandes ou du pois Dans ce cas, on envoie directement au dehors l'air dét dans les chambres de conservation, et nu opère constamment sur des quantités d'air nouvelles ; mais, dans le but de diminuer la perle de froid, on se sert, comme nous l'avons dit, de détendu qui s'échappe du frïgoriiëre I basse température pour refroidir l'air comprimé qui s'esl échauffé dans le compresi

Plusieurs machines à air fonctionnaient à l'Exposition I verselle de* 1889, mais à part quelques dispositions il sur lesquelles nous ne saurions insister, leurs organes essefl étaient analogues à ceux de l'appareil que nous venue crire.

PRODUCTION Mi FROID ET LA GLACK,