Fascicule de Travaux Pratiques - Institut Supérieur des Sciences

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Ministère de l'Enseignement Supérieur, de la Recherche Scientifique et de la Technologie Université de Sousse Institut Supérieur des Sciences Appliquées et de Technologie de Sousse Fascicule de Travaux Pratiques ETUDE DES CHAMBRES
FROIDES
Troisième année LMD Energétique Réalisé par : Nizar BEN EZZINE Année universitaire 2009‐2010 KIT COMPLET D’UNE CHAMBRE FROIDE
2009 1. Présentation Générale
Ce banc permet l'étude complète d'une installation frigorifique de réfrigération positive
avec deux chambres froides à température différentes. THEME ABORDE
NUMERO
VIDANGE ET NETTOYAGE DE L’INSTALLATION
1
CHARGEMENT DU GAZ ET CONTROLE DE L’ETANCHEITE DU CIRCUIT
2
MISE EN MARCHE DE L’INSTALLATION ET VERIFICATION DE
L’INTERVENTION DES DISPOSITIFS DE SECURITE
3
ANALYSE DU FONCTIONNEMENT ET DE L’UTILITE DU REGULATEUR DE
PRESSION ET ETALONNAGE DES DETENDEURS THERMOSTATIQUE
DES DEUX CHAMBRES FRIGORIFIQUE
4
UTILISATION DU DIAGRAMME DE MOLLIER COMME INSTRUMENT DE
DIAGNOSTIC
5
CALCUL DU RENDEMMENT GLOBAL
6
CALCUL DES COEFFICIENTS D’ECHANGE THERMIQUE
7
ANALYSE DU COMPORTEMENT DE L’INSTALLATION FRIGORIFIQUE EN
FONCTION DE LA VARIATION DU DEBIT DE LIQUIDE, DU DEBIT D’AIR
ENVOYE AU CONDENSEUR ET DE LA PRESSION EXERCEE PAR LE
REGULATEUR DE PRESSION
8
LMD énergétique Page 2 KIT COMPLET D’UNE CHAMBRE FROIDE
2009 2. DESCRIPTIF DES SOUS PARTIES
2.1. PARTIE COMPRESSEURS
L'installation possède un groupe de condensation comme le montre la photo ci dessous.
1
6
2
7
3
8
4
9
5
LMD énergétique 1
Variateur du ventilo-condenseur
2
Condenseur
3
Réservoir de liquide
4
Ventilo-condenseur
5
Electrovanne de simulation condenseur encrassé
6
Soupape de sécurité
7
Vanne de service Haute Pression
8
Compresseur hermétique
9
Electrovanne de simulation de défaut clapet compresseur
Page 3 KIT COMPLET D’UNE CHAMBRE FROIDE
2009 2.2. CAISSONS ISOTHERMES
L’installation est pourvut de deux caissons isothermes afin de permettre le fonctionnement
à deux températures différentes.
4 1 2 3 5
1 : Ventilateur évaporateur
2 : Evaporateur 1
3 : Evaporateur 2
4 : Caisson isotherme
5 : Porte du caisson isotherme
2009 2.3. CIRCUIT FLUIDIQUE
Ci-dessous la photo du circuit fluidique
1 7 2 8
3 9 4 10
5 11 6 12 13 1 : Manomètre Basse Pression
2 : Manomètre Haute Pression
3 : Pressostat Haute Pression de régulation
4 : Pressostat Basse Pression de régulation
5 : Pressostat Haute et Basse pression de sécurité
6 : Echangeur liquide vapeur
7 : Détendeur thermostatique à égalisation de pression interne
8 : Electrovanne de simulation de prise en glace de l’évaporateur
9 : Débitmètre fluide frigorigène
10 : Deshydrateur
11 : Voyant liquide
12 : Vanne à pression constante d’évaporation
13 : Thermostat électronique
2009 2.4. COFFRET ELECTRIQUE
Le coffret électrique de l’installation frigorifique permet l'alimentation de l'installation et comprend la
puissance et la commande.
1 2 7
3 8
4 9
5 10 6 LMD énergétique 1.
Voltmètre
2.
Ampéremètre
3.
Wattmètre
4.
Bornier de raccordement des terres
5.
Disjoncteur
6.
Contacteur
7.
Sectionneur cadenassable
8.
Bouton rotatif pour les pannes
9.
Variateur du ventilo-condenseur
10.
Transformateur
2009 2.5. TABLEAU DE COMMANDE
En face avant de l’installation ce trouve le panneau de commande et la partie interface hommemachine.
1 4 2 5
6 7 3 8 LMD énergétique 1.
Voyant de mise sous tension
2.
Bouton rotatif pour mise en place des pannes détaillé ci-après
3.
Variateur pour ventilo-condenseur
4.
Ampèremètre
5.
Voltmètre
6.
Wattmètre
7.
Mise en route système
8.
Arrêt d’urgence
2009 3. LISTE DES PANNES
3.1. PANNE 1 : DEFAUT KLIXON DU COMPRESSEUR
La panne s’actionne en tournant le bouton rotatif désigné sur la photo ci-dessous
L’interrupteur ouvre le contact du klixon.
Le KLIXON est un bilame placé sur le corps du compresseur qui permet de couper l’alimentation
du compresseur en cas de surchauffe excessive de celui-ci
Les causes d’une surchauffe au compresseur peuvent être dues à plusieurs causes telles que :
•
Température de condensation trop élevée.
•
Manque d’huile.
•
Trop de fluide (condenseur noyé).
•
Piston ou autres organes du compresseur grippés.
•
Vanne de service fermé.
2009 3.2. PANNE 2 : DEFAUT PRESSOSTAT BP DE REGULATION
L’interrupteur bloque le fonctionnement du pressostat de régulation basse pression.
Le pressostat Basse Pression de régulation permet d’arrêter le fonctionnement du compresseur
lorsque la basse pression atteint la consigne réglée, la régulation utilisé sur l’installation étant une
régulation pump down à chaque arrivé à température l’électrovanne seras coupé provoquant le
tirage au vide de la partie BP de l’installation le compresseur seras coupé par le pressostat BP de
régulation
Les causes du disfonctionnement du pressostat Basse Pression de régulation peuvent être les
suivantes :
•
Erreur de câblage.
•
Pressostat Hors Service.
2009 3.3. PANNE 3 : ARRET CONDENSEUR
L’interrupteur arrête le fonctionnement du ventilateur condenseur.
Le ventilateur condenseur ne tourne plus causant une augmentation important de la Haute
Pression jusqu'à coupure par le pressostat Haute Pression de sécurité.
Les causes du disfonctionnement ventilateur condenseur peuvent être les suivantes :
•
Erreur de câblage.
•
•
Relais thermique coupé suite à une surcharge sur le moteur (encrassement bloquant sa
rotation ou objet)
2009 3.4. PANNE 4 : DEFAUT COMBINE PRESSOSTATIQUE DE SECURITE
L’interrupteur arrête le fonctionnement du pressostat HBP de sécurité.
Le Pressostat HBP est coupé empêchant le fonctionnement du compresseur
Les causes du disfonctionnement du combiné pressostatique de sécurité peuvent être les
suivantes :
•
Erreur de câblage.
•
2009 3.5. PANNE 5 : ARRET VENTILATEUR EVAPORATEUR
L’interrupteur arrête le fonctionnement du ventilateur de l’évaporateur.
Le ventilateur de l’évaporateur ne fonctionne plus, la basse pression descend jusqu'à coupure du
pressostat Basse Pression de régulation, la température dans la chambre froide descend très
difficilement
Les causes du disfonctionnement ventilateur condenseur peuvent être les suivantes :
•
Erreur de câblage.
•
Relais thermique coupé suite à une surcharge sur le moteur (prise en glace complète de
l’évaporateur).
2009 3.6. PANNE 6 : ENCRASSEMENT CONDENSEUR
L’interrupteur arrête ouvre l’électrovanne de bypass du condenseur.
En actionnant le bouton rotatif on alimente la bobine de l’électrovanne permettant ainsi au fluide de
by-passer le condenseur, entrainant un accroissement de la Haute Pression pouvant aller jusqu'à
la coupure par le pressostat HBP de sécurité
Les causes du disfonctionnement condenseur peuvent être les suivantes :
•
Encrassement du ventilateur condenseur entrainant une diminution des échanges.
2009 3.7. PANNE 7 : DEFAUT CLAPETS COMPRESSEURS
L’interrupteur ouvre l’électrovanne de bypass du compresseur.
En actionnant le bouton rotatif on alimente la bobine de l’électrovanne permettant ainsi au fluide de
by-passer le compresseur, le gaz sortant du compresseur à haute pression est directement aspiré
par le cotés basse pression du compresseur, entrainant un accroissement de la Basse Pression et
une diminution de la Haute pression.
Les causes du disfonctionnement des clapets du compresseur :
•
•
•
Coup de liquide répété au niveau du compresseur.
Mauvais fonctionnement du détendeur ou mauvais réglage.
Charge fait du cotés Basse Pression en phase liquide.
2009 3.8. PANNE 8 : DESHYDRATEUR BOUCHE
L’interrupteur ouvre l’électrovanne ou est placé le deshydrateur bouché et ferme le passage
standrard.
En actionnant le bouton rotatif on dés alimente l’électrovanne de circulation classique pour
bifurquer le passage du fluide vers le deshydrateur bouché.La basse pression diminue jusqu'à
atteindre la valeur de consigne du pressostat BP de régulation
Les causes d’un deshydrateur bouché :
•
•
Limailles de cuivre dans l’installation.
Pates d’étanchéité bouchant l’orifice du deshydrateur
2009 3.9. PANNE 9 : EVAPORATEUR PRIS EN GLACE
L’interrupteur ouvre l’électrovanne Bypass de l’évaporateur.
En actionnant le bouton rotatif on alimente la bobine de l’électrovanne situé sur la ligne by passant
le passage dans l’évaporateur. Ceci entraine une diminution de la basse pression pouvant
entrainer une coupure au niveau du pressostat BP de régulation.
Les causes d’un évaporateur pris en glace :
•
•
Problème de l’horloge de dégivrage.
Disjoncteur des résistances de dégivrage coupé.
2009 3.10. PANNE 10 : DEFAUT ELECTROVANNE
L’interrupteur ouvre l’électrovanne Bypass de l’électrovanne de régulation.
En actionnant le bouton rotatif on alimente la bobine de l’électrovanne situé sur la ligne by pass de
l’électrovanne de régulation. Lorsque que la chambre atteint sa température le thermostat coupe
l’électrovanne de régulation mais le fluide continu à passer par le bypass on continue donc a
refroidir la chambre.
Les causes d’une électrovanne défectueuse :
•
•
•
•
Corps d’électrovanne HS.
Pate d’étanchéité qui bloque la fermeture de l’électrovanne.
Problème de câblage de l’électrovanne
Problème de câblage du thermostat
2009 3. TRAVAUX PRATIQUES : MANIPULATIONS
TP 1 : VIDANGE ET NETTOYAGE DE L’INSTALLATION
Objectif :
L’élève doit être capable en 4 heures d’effectuer la vidange d’une installation frigorifique et d’en
assurer le nettoyage.
On donne :
9
9
9
9
9
9
9
Le kit complet d’une chambre froide.
La notice technique et d’utilisation de l’installation.
Le dossier pédagogique.
Un manifold.
Une station de récupération.
Une balance électronique.
Une bouteille de récupération.
On demande:
1. Prise en main de l’installation
1 Réaliser le schéma fluidique complet de l’installation en s’aidant des documentations à
votre disposition (annexe 1).
2 Effectuer une description de l’installation frigorifique sur ½ pages (annexe 2).
2. Manipulations
1 Installaler le manifold sur les lignes de récupération 27 et 33.
2 Raccorder la station de récupération et la bouteille de récupération de fluide frigorigène.
3 A l’aide des documentations techniques de la station de récupération effectuer la
récupération du fluide frigorigène contenu dans l’installation frigorifique (annexe 3).
4 Remplir la fiche d’intervention (annexe 4).
5 Procéder au nettoyage complet de l’installation.
2009 TP 2 : CHARGEMENT DU GAZ ET CONTROLE DE L’ETANCHEITE DU
CIRCUIT
Objectif :
L’élève doit être capable en 4 heures d’effectuer la charge en fluide frigorigène d’une installation
frigorifique et de vérifier l’étanchéité du circuit.
On donne :
9
9
9
9
9
9
9
9
Un manifold.
Une clef à cliquet frigoriste
Une balance électronique.
Une bouteille de R134a.
Un détecteur de fuite électronique.
On demande:
3 Compléter en rouge le schéma de principe en faisant apparaitre les éléments nécessaire à
la charge d’une installation frigorifique.
4 Lister les étapes de montage d’un manifold (annexe 3).
5 Lister les étapes nécessaires pour la charge d’une installation frigorifique (annexe 3).
2. Manipulations
1 Installaler le manifold sur les vannes de service 14 et 21.
2 Raccorder la bouteille de fluide frigorigène.
2009 3 Réaliser une pré-charge de l’installation en phase liquide par la vanne de service Haute
Pression.
4 Réaliser le complément de charge en phase gazeuse par l’intermédiaire de la vanne de
service Basse Pression.
5 Remplir la fiche d’intervention (annexe 4)
6 Une fois la charge de l’installation terminer remplir le tableau de relevés (annexe 5).
7 A l’aide du détecteur de fuite électronique procéder à la détection de fuite sur toute
l’installation.
8 Remplir la fiche de contrôle d’étanchéité (annexe 6)
9 Nettoyage complet de ‘l’installation.
TP 3 : MISE EN MARCHE DE L’INSTALLATION ET VERIFICATION DE
L’INTERVENTION DES DISPOSITIFS DE SECURITE
2009 Objectif :
L’élève doit être capable en 4 heures d’effectuer la mise en marche de l’installation et de vérifier
l’intervention des dispositifs de sécurité.
On donne :
9 Le kit complet d’une chambre froide.
9 La notice technique et d’utilisation de l’installation.
9 Le dossier pédagogique.
On demande:
3 Entourer en rouge les éléments de sécurité de l’installation.
2. Manipulations
1 Lister les vérifications préliminaires à effectuer sur l’installation avant de procéder à la mise
en route (annexe 3).
2 Lister les étapes de la mise en route de l’installation (annexe 3).
3 Mettre en route l’installation.
4 En actionnant le commutateur S6 vérifier le seuil de coupure du pressostat Haute Pression
de sécurité.
5 En actionnant les commutateurs S2 et S8 vérifier le seuil de coupure du pressostat Basse
Pression de sécurité.
6 Consigner les réglages sur la fiche d’intervention (annexe 4).
2009 7 Régler le pressostat Basse Pression de sécurité sur 0,5 bar et le pressostat Haute Pression
sur 16 bars en vous aidant des documents constructeur.
2009 TP 4 : ANALYSE DU FONCTIONNEMENT ET DE L’UTILITE DU
REGULATEUR DE PRESSION ET ETALONNAGE DES DETENDEURS
THERMOSTATIQUE DES DEUX CHAMBRES FRIGORIFIQUE
Objectif :
L’élève doit être capable en 4 heures d’analyser le fonctionnement du régulateur de pression et
d’étalonner les détendeurs thermostatiques.
On donne :
On demande:
3 Entourer en rouge le régulateur de pression d’évaporation et les détendeurs
thermostatiques.
2. Manipulations
2 Ouvrir la vanne 32 laisser l’installation ce stabiliser et analyser les pressions d’évaporation
de la chambre 1 et de la chambre 2 (annexe3).
3 Fermer la vanne 32 laisser l’installation ce stabiliser et analyser les pressions d’évaporation
de la chambre 1 et de la chambre 2 (annexe 3).
4 Oter le capuchon de la vanne de régulation de pression de condensation et régler la
pression d’évaporation de la chambre 2 à 8°C.
2009 5 Oter l’écrou du détendeur de la chambre 1 et visser la vis de réglage au maximum.
6 Dévisser la vis de réglage du détendeur par ¼ de tour et consigner les relevés dans le
tableau (annexe 4) attendre la stabilisation du système après chaque intervention environ
10 minutes jusqu'à l’obtention d’une surchauffe de 5K.
7 Effectuer la même opération sur le détendeur thermostatique de la chambre 2 (annexe 5 )
TP 5 : UTILISATION DU DIAGRAMME DE MOLLIER COMME
INSTRUMENT DE DIAGNOSTIC
2009 Objectif :
L’élève doit être capable en 4 heures de tracer sur un diagramme enthalpique le cycle
thermodynamique de l’installation sur un diagramme de mollier et dez l’utiliser comme un
instrument de diagnostic
On donne :
On demande:
2. Manipulations
2 Attendre que l’installation ce stabilise (10 minutes) et procéder au premier relevé de
température (annexe 3).
3 Effectuer un second relevé après 20 minutes de fonctionnement (annexe 3).
4 Tracer sur le diagramme enthalpique le cycle de l’installation après 10 minutes de
fonctionnement et après 20 minutes (annexe 4 et 5)
5 Actionner le bouton rotatif S5, attendre 10 minutes et effectuer un nouveau relevé (annexe
6).
6 Tracer le diagramme enthalpique (annexe 7).
7 Analyser le nouveau tracé en comparaison avec les premiers tracés et commenter (annexe
8).
2009 8 Ouvrir les vannes 36 et 37 et fermer la vanne 22 (utilisation de l’échangeur liquide –
vapeur)
9 Après dix minutes de fonctionnement faire un nouveau relevé (annexe 9)
10 Tracé le nouveau cycle sur le diagramme (annexe 10)
11 Commenter ce cycle par apport aux autres (annexe 11)
TP 6 : CALCUL DU RENDEMMENT GLOBAL
2009 Objectif :
thermodynamique de l’installation sur un diagramme de mollier et calculer le rendement global de
l’installation
On donne :
On demande:
2. Manipulations
2 Attendre que l’installation ce stabilise (15 minutes) et procéder au relevé de température
(annexe 3).
3 Tracer sur le diagramme enthalpique le cycle de l’installation (annexe 4)
4 Calculer la puissance consommée par le compresseur.
5 Calculer la puissance au condenseur.
6 Calculer la puissance à l’évaporateur de la chambre 1.
7 Calculer la puissance à l’évaporateur de la chambre 2.
8 Calculer le COP froid de l’installation.
2009 9 Calculer le COP chaud de l’installation.
TP 7 : CALCUL DES COEFFICIENTS D’ECHANGE THERMIQUE
2009 Objectif :
thermodynamique de l’installation sur un diagramme de mollier et de calculer les coefficients
d’échange thermique.
On donne :
9
9
9
9
Un anémomètre.
On demande:
2. Manipulations
(annexe 3).
4 Calculer la puissance au condenseur coté fluide frigorigène (annexe 5).
5 Calculer la puissance au condenseur coté air (annexe 5).
6 Calculer le rendement du condenseur (annexe5).
7 Modifier le réglage du variateur condenseur en diminuant la vitesse de rotation.
(annexe 6).
2009 9 Tracer sur le diagramme enthalpique le cycle de l’installation (annexe 7)
10 Calculer la puissance au condenseur coté fluide frigorigène (annexe8).
11 Calculer la puissance au condenseur coté air (annexe 8).
12 Calculer le rendement du condenseur (annexe 8).
13 Remettre le variateur du ventilateur condenseur en puissance maximale.
14 Actionner le bouton rotatif S5.
(annexe 9).
17 Calculer la puissance à l’évaporateur 1 (annexe 11).
18 Calculer la puissance sur l’évaporateur 2 (annexe 11)
19 Commenter les résultats (annexe 11)
ANNEXE 1
2009 RELEVES FRIGORIFIQUES, ELECTRIQUES
Nature du fluide frigorigène
Pression d’évaporation
Pression de condensation
Température d’évaporation
Température de condensation
Température au bulbe détendeur
Température aspiration compresseur
Température refoulement compresseur
Température sortie condenseur
Température entrée détendeur
Intensité absorbée au compresseur
Tension absorbée au compresseur
Puissance absorbé par le compresseur
ANNEXE 2
2009 ANNEXE 3
2009 P cond ff = ___________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
P cond air =
__________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
Rend cond =__________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________
LMD énergétique Page 33

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