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10 - DIMENSIONNEMENT DES TUYAUX DE FLUIDE FRIGORIGÈNE AVEC DU
FLUIDE FRIGORIGÈNE
10.1 - Limites générales et de
dimensionnement des tuyaux
Limites de dimensionnement des tuyauteries
38RBS
Longueur linéaire (aspiration - liquide)
Différence de hauteur
Les tuyaux doivent être les plus courts possibles et comporter aussi
peu de changements de directions (coudes, etc.) que possible afin
de minimiser les pertes de charge. Dans l'éventualité d'un risque de
mauvais fonctionnement, des mesures appropriées (conception,
position, protection) doivent être prises pour l'empêcher.
Un dimensionnement du tube de fluide frigorigène doit être effectué,
en tenant compte des contraintes suivantes.
Le retour d'huile au compresseur doit être assuré pour la plupart des
applications. Le retour d'huile est assuré par entraînement. Une vitesse
minimale du fluide frigorigène est nécessaire pour assurer cet
entraînement. Cette vitesse dépend du diamètre du tuyau ainsi que
de la température du fluide frigorigène et de celle de l'huile
(considérées comme égales dans la plupart des cas).
Une réduction du diamètre du tuyau permet d'accroître la vitesse du
fluide frigorigène. Le problème d'une vitesse d'entraînement minimale
ne se pose pas dans le cas des tuyaux qui transportent le fluide
frigorigène à l'état liquide, car l'huile y est complètement miscible.
Les pertes de charge dans le conduit d'aspiration du compresseur
(tuyaux reliant la sortie de l'évaporateur à l'entrée du compresseur)
doivent être limitées pour éviter des pertes de performance du système
(davantage de puissance consommée par le compresseur pour une
puissance frigorifique moindre).
La perte de charge dans le conduit de liquide (entre la sortie du
condenseur et le détendeur) ne doit pas provoquer un changement de
phase. L'estimation de ces pertes de charge doit inclure celles créées
par les accessoires éventuels, tels qu'électrovannes, filtres,
déshumidificateurs, etc.
10.2 - Dimensionnement des tuyaux
Pour le dimensionnement des tuyaux, la procédure suivante peut être
utilisée :
- Mesurer la longueur (en mètres) de la canalisation concernée.
- Ajouter 50 % pour tenir compte des caractéristiques spéciales.
- Lire la taille de la tuyauterie dans les tableaux 4 et 5 ci-dessous.
- Calculer les longueurs équivalentes des pièces incluses dans
la canalisation concernée (vannes, filtres, raccords). Ces
longueurs équivalentes peuvent normalement être obtenues
auprès du fournisseur du composant. Additionner ces longueurs
à la longueur calculée à l'étape 3.
- Itérer sur les étapes 4 et 5 si nécessaire.
Maximum
m
30
m
16
10.3 - Dimensionnement des tuyaux
Ce dimensionnement est le plus critique. Un processus de distillation
s'opère dans l'évaporateur, au cours duquel le fluide frigorigène
s'évapore jusqu'à l'obtention d'un équilibre. Il est présent en deux
phases : la phase vapeur qui ne contient que du fluide frigorigène, et
la phase liquide, qui est un mélange de fluide frigorigène à l'état liquide
et d'huile.
La teneur en fluide frigorigène de ce mélange dépend de la pression.
Le mélange liquide ne peut retourner au compresseur que par
entraînement, initié par la vitesse de la vapeur.
Le tableau 4 « Tuyauterie d'aspiration » indique les différents diamètres
de tuyaux en fonction de la taille de l'unité et de la longueur équivalente
du circuit. Ces diamètres recommandés permettent le retour de l'huile
dans la plage d'applications.
IMPORTANT : Des siphons doivent être insérés dans les tuyaux
verticaux des colonnes montantes :
- en bas de la canalisation
- tous les 3 m de longueur verticale
- au sommet de la tuyauterie (contre-siphon).
Le piège doit être correctement dimensionné afin de ne pas piéger
trop de mélange liquide huile/fluide frigorigène. Les tuyaux horizontaux
doivent présenter une légère pente (30 mm/m) entre l'évaporateur et
l'unité à condensation, descendant vers les compresseurs.
10.4 - Dimensionnement de la ligne liquide
Les compresseurs de l'unité 38RBS sont fournis avec une huile
complètement miscible avec le fluide frigorigène R-410A dans la phase
liquide, et les basses vitesses de fluide frigorigène dans les lignes
liquides ne sont pas un problème.
Le tableau 5 « Tuyauterie de la ligne liquide » indique les différents
diamètres de tuyaux en fonction de la taille de l'unité et de la longueur
équivalente du circuit. Ces diamètres recommandés empêchent les
problèmes de migration du fluide frigorigène.
Pour déterminer la longueur équivalente de la ligne liquide, il faut tenir
compte de la perte de charge générée par le filtre déshydrateur et les
électrovannes. Le tableau ci-dessus donne la longueur équivalente
pour chaque unité en fonction du diamètre utilisé.
Une attention particulière doit être portée au dimensionnement de la
ligne liquide lorsque le dispositif de détente est positionné au-dessus
du condenseur. Si la charge statique du fluide frigorigène à l'état
liquide est très élevée, il peut même être nécessaire d'augmenter le
sous-refroidissement afin d'éviter un changement de phase dans le
conduit de liquide. Ceci peut être effectué, par exemple, à l'aide d'un
échangeur de chaleur liquide-vapeur ou d'une batterie supplémentaire.
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