Diagramme pression-enthalpie du réfrigérant
Le diagramme pression-enthalpie du réfrigérant montre la ligne de liquide saturé et la ligne de vapeur saturée sèche. La figure est divisée en trois zones, comme indiqué dans la figure ci-dessous.
La figure ci-dessus illustre trois zones : à gauche de la ligne de liquide saturé se trouve la zone de liquide sous-refroidi ; la zone entre la ligne de liquide saturé et la ligne de vapeur saturée sèche représente la zone de vapeur saturée humide ; et à droite de la ligne de vapeur saturée sèche se trouve la zone de vapeur surchauffée.
La figure 1 montre huit types de lignes et six paramètres :
- Ligne de liquide saturé (X = 0)
- Conduite de vapeur sèche saturée (X = 1)
- Ligne d’iso-siccité, paramètre X (avec valeurs fixes ; sur la figure, les lignes entre X = 0 et X = 1 ne sont pas représentées)
- Isobares, paramètre p (valeurs fixes)
- Isothermes, paramètre t (valeurs fixes)
- Ligne d’enthalpie isotrope, paramètre h (valeurs fixes)
- Ligne d’isoentropie, paramètre S (valeurs fixes)
- Droite de volume isométrique, paramètre v (valeurs fixes), ou droite isopycnale, paramètre p (valeurs).
Parmi les paramètres mentionnés, la pression de saturation et la température sont toutes deux des paramètres d’état indépendants. Lorsque la pression ou la température est connue, l’autre valeur peut être trouvée à l’aide du tableau des propriétés thermodynamiques saturées du fluide frigorigène.
De plus, la connaissance de deux de ces paramètres permet de localiser un point du diagramme lgp-h qui représente cet état et où les valeurs d’autres paramètres pertinents peuvent être lues. Il est nécessaire de comprendre et de se familiariser avec les différentes courbes des composants présentées dans la figure 1 ainsi qu’avec l’application du diagramme pression-enthalpie et du cycle de réfrigération qui y sont représentés.
Considérons la figure 2 où le cycle théorique d’un réfrigérateur à un étage est représenté dans le diagramme pression-enthalpie.
Comme le montre la Figure 2, la section médiane montre les processus suivants : 1—2 représente le processus de compression isentropique du réfrigérant dans le compresseur , à partir de la pression d’évaporation (P O ) jusqu’à la pression de condensation (P k ).
Le processus suivant, 2 à 4, implique à la fois un refroidissement isobare et une condensation qui se produit dans le condenseur où la vapeur surchauffée est refroidie pour devenir de la vapeur saturée sèche, puis le processus de condensation se produit pour transformer la vapeur saturée sèche en un état liquide. Le dernier processus 4 à 5 illustre l’étranglement du réfrigérant liquide où il se vaporise partiellement et en même temps, sa pression diminue.
Le processus d’étranglement de la vanne (où la valeur d’enthalpie reste inchangée) est illustré par la pression de condensation P k , descendant jusqu’à la pression d’évaporation P O .
Ensuite, le processus 5-1 montre le processus d’évaporation isobare dans l’évaporateur. Dans ce processus, le liquide réfrigérant absorbe la chaleur dans l’ évaporateur puis s’évapore complètement en vapeur saturée sèche.
Réfrigérants et saumures de chambre froide
I. Système de réfrigération
Le fluide utilisé dans le cycle de réfrigération est appelé réfrigérant. Le réfrigérant est essentiel au bon déroulement du cycle de réfrigération dans un système. Il est responsable de l’échange continu d’énergie avec le système de réfrigération et l’environnement extérieur, ce qui entraîne un changement constant de son état thermique.
L’objectif du réfrigérant étant de refroidir, il fonctionne en utilisant le compresseur du système de réfrigération pour transférer en continu la chaleur des produits nécessitant un refroidissement vers l’environnement environnant.
Le réfrigérant subira le processus de vaporisation à basse pression et à basse température dans l’évaporateur et il se condensera dans le condenseur sous haute pression à température normale, changeant son état de gaz à liquide.
Toutes les substances ne peuvent pas être utilisées comme réfrigérants , seules celles qui sont capables de se vaporiser et de se condenser dans la plage de fonctionnement sont autorisées. Le changement d’état du réfrigérant pendant le fonctionnement est principalement une transformation physique sans aucun changement chimique.
Lorsqu’un fluide frigorigène dans le système de réfrigération reste scellé, il peut être recyclé et utilisé pendant une période prolongée. Parfois, des fuites mineures peuvent se produire dans les vannes , ce qui est normal, mais il est conseillé de les réparer ou de les remplacer immédiatement pour réduire ou minimiser les pertes de fluide frigorigène.
Actuellement, il existe une variété de réfrigérants disponibles sur le marché, chacun avec des caractéristiques et des propriétés différentes et variables, mais aucun ne correspond exactement aux exigences idéales.
Les fabricants doivent procéder à une analyse complète des différents systèmes de réfrigération et des températures de fonctionnement avant de choisir un réfrigérant. Dans un environnement où la sécurité est primordiale, il est nécessaire de prendre des décisions éclairées par comparaison après l’évaluation des différents réfrigérants.
1. Réfrigérant à l’ammoniac
L’ammoniac (NH3), découvert pour la première fois en 1774, était initialement connu pour sa solubilité dans l’eau, c’est pourquoi il a été initialement utilisé dans les réfrigérateurs à absorption en 1859. Le premier compresseur frigorifique à l’ammoniac est apparu en 1873, ce qui signifie son application précoce comme réfrigérant.
Avec sa longue histoire en tant que réfrigérant naturel, il est largement utilisé dans la plupart des installations de stockage frigorifique de moyenne et grande taille en raison de ses excellentes propriétés thermiques et de sa faible consommation d’énergie par rapport aux autres alternatives de réfrigération. De plus, il est plus abordable, respectueux de l’environnement et n’appauvrit pas la couche d’ozone. Rien qu’aux États-Unis. Environ 85 % des installations de stockage frigorifique publiques utilisent l’ammoniac comme réfrigérant, ce qui indique sa popularité généralisée même dans les pays les plus développés.
a. L’ammoniac est un gaz incolore
L’une des caractéristiques de l’ammoniac est sa forte odeur piquante à température et pression normales. Dans des conditions normales, la pression d’évaporation de l’ammoniac dans les systèmes de réfrigération varie entre 0,098 et 0,491 MPa, ce qui réduit le risque d’infiltration d’air dans le système.
La pression de condensation de l’ammoniac varie généralement de 0,981 à 1,57 MPa, ce qui indique une pression modérée. Sa plage de réfrigération s’étend de -70 ℃ à +5 ℃, ce qui est la plage couramment utilisée dans divers systèmes de réfrigération, qui ne doit pas être inférieure à -60 ℃.
L’ammoniac gazeux se dissout facilement dans l’eau et, à température normale, un volume unitaire d’eau peut dissoudre 900 fois le volume d’ammoniac gazeux. Dans les systèmes de réfrigération, il faut généralement de l’ammoniac d’une pureté de 99,8 % (fraction volumique) ou plus, sinon cela peut affecter les caractéristiques de production de froid de l’ammoniac.
L’ammoniac présente une résistance minimale à l’écoulement dans les systèmes de réfrigération et possède une conductivité thermique élevée. Il est facilement disponible sur le marché à bas prix.
b. Précautions de sécurité concernant l’ammoniac
À pression et température normales, l’ammoniac ne brûle pas, mais lorsqu’il atteint une concentration et une température spécifiques, il devient inflammable, ce qui peut provoquer des incendies ou des explosions. Cela se produit parce qu’à haute température, l’ammoniac se décompose en hydrogène et en oxygène. L’ammoniac peut s’enflammer lorsqu’il est mélangé à l’air à des concentrations comprises entre 11 et 14 %, tandis que des concentrations comprises entre 16 et 25 % créent un risque d’explosion s’il est exposé à une flamme nue.
Pour éviter les accidents, il est nécessaire de veiller à ce que la température et la pression d’échappement du compresseur restent dans des limites sûres pendant le fonctionnement. Vous devez également purger régulièrement les gaz non condensables du système de réfrigération pour réduire le risque d’explosion.
Bien que l’ammoniac soit classé comme un produit chimique de classe 4 légèrement dangereux, il est hautement toxique pour le corps humain. Il possède également une forte odeur piquante et peut irriter les yeux, la peau et les organes respiratoires. Le contact avec la peau peut provoquer un gonflement ou, dans des situations pires, des engelures. Une exposition prolongée à l’ammoniac dans l’air (environ 0,5 % à 0,8 %) entraînera des étourdissements, une baisse de la tension artérielle et un pouls faible en raison de l’empoisonnement.
Dans les cas graves, elle provoque des lésions des voies respiratoires pouvant conduire à une bronchite, une pneumonie, un œdème pulmonaire et des difficultés respiratoires. En cas de fuite de gaz ammoniac dans un entrepôt, il est nécessaire de transférer rapidement les marchandises hors de la zone pour éviter toute contamination.
L’un des avantages de l’ammoniac est qu’il ne nuit pas à la couche d’ozone et ne l’appauvrit pas, et ne contribue pas à l’effet de serre, ce qui en fait un réfrigérant respectueux de l’environnement et durable.
c. Ammoniac pur anhydre
L’ammoniac ne corrode pas l’acier , mais il devient destructeur et corrosif pour les alliages de zinc, de cuivre et de bronze, à l’exception du bronze étain-phosphore, en présence d’humidité. C’est la raison pour laquelle les composants et les pièces situés dans le système de réfrigération ne doivent pas être fabriqués à partir des matériaux mentionnés ci-dessus, à l’exception des pièces qui nécessitent une lubrification comme les bagues, les roulements et les bagues qui peuvent être en bronze étain-phosphore.
d. Ammoniac pur
Il est important de se rappeler que l’ammoniac pur ne réagit pas chimiquement avec l’huile de lubrification. Cependant, si de l’humidité est présente dans le système de réfrigération, des émulsions peuvent se former, ce qui entraîne une diminution des performances de l’huile de lubrification. Il est donc essentiel d’installer un séparateur d’huile dans le système de réfrigération pour isoler l’huile de lubrification des gaz d’échappement, car l’ammoniac n’y est pas soluble. L’huile de lubrification peut contaminer les tuyaux, les surfaces et les échangeurs de chaleur du système, ce qui entraîne une diminution des performances du transfert de chaleur.
e. L’ammoniac est un gaz extrêmement irritant
L’ammoniac, lorsqu’il fuit même en petite quantité, peut être facilement détecté en raison de son odeur. Vous pouvez également utiliser des papiers de test et des réactifs à la phénolphtaléine pour identifier s’il y a des fuites. Le papier changera de couleur et deviendra rouge si une fuite est détectée.
2. Fréon
Le fréon, qu’il soit sous forme de vapeur ou de liquide, est incolore, transparent, inodore, généralement non toxique pour le corps humain et difficile à enflammer ou à exploser. Il s’évapore à -40,8 ℃ et se solidifie à -160 ℃. Il est également non corrosif pour les métaux et les non-métaux, c’est pourquoi il est l’un des réfrigérants les plus utilisés dans l’industrie de la réfrigération et de la climatisation.
Comparé à l’ammoniac, le fréon a une capacité de réfrigération par unité de volume plus faible, mais sa densité est plus élevée et sa résistance à l’écoulement plus importante. Malgré ces caractéristiques, le fréon contribue à l’effet de serre et aux problèmes d’appauvrissement de la couche d’ozone, c’est pourquoi les agences de protection de l’environnement ont plaidé en faveur de son interdiction.
Lorsque la teneur en fréon dans l’air atteint entre 20 et 30 % en fraction volumique, il devient détectable et présente un risque d’asphyxie. Par conséquent, des alternatives telles que les hydrocarbures et les chlorofluorocarbures sont recherchées comme substituts.
Lorsque le fréon est utilisé comme réfrigérant, une ventilation et une circulation d’air adéquates sont nécessaires car lorsqu’il y a de l’humidité dans le système, il est possible qu’il s’hydrolyse, surtout s’il est en contact avec du métal. Il peut réagir en raison du chlorure d’hydrogène acide et du fluorure d’hydrogène produits qui entraînent une corrosion, en particulier dans le magnésium et ses alliages. Évitez donc les matériaux comme le magnésium et le zinc.
La présence d’humidité dans le système de réfrigération peut entraîner d’autres problèmes tels que la formation d’un « bouchon de glace » au niveau du papillon des gaz . Vous devrez alors installer un filtre déshydrateur dans le système de réfrigération au fréon. Vous devez également choisir des matériaux spécifiques tels que le caoutchouc chloroéthanol ou le CH-1-3 comme matériau d’étanchéité lorsque vous travaillez avec du fréon, car il dissout le plastique et le caoutchouc organiques, ce qui peut entraîner une fuite du réfrigérant.
L’une des caractéristiques du fréon est son absence d’odeur, ce qui rend sa détection difficile. Les détecteurs halogènes sont couramment utilisés pour vérifier les fuites de fréon. Des lampes à fuite, des détecteurs de fuite électroniques ou du liquide savonneux concentré peuvent également être utilisés pour la détection.
Le fréon, en tant que substance chimique, peut être classé en trois classes :
- Produits chlorofluorocarbonés, abrégés en CFC, tels que R11, R12, R113 et autres.
- Produits hydrochlorofluorocarbures, abrégés en HCFC, comme le R22 et le R123.
- Produits hydrofluorocarbonés, abrégés en HFC, tels que R32, R152, R404A et R507A.
Les CFC, comme le R12, sont classés comme substances contrôlées de classe I car ils ont l’impact le plus néfaste sur la couche d’ozone, c’est pourquoi leur utilisation est interdite. Les HCFC, comme le R22, en raison du Protocole de Montréal, cesseront d’être utilisés dans les pays développés vers 2030, tandis que les pays en développement sont tenus de cesser de les utiliser d’ici 2040.
L’Allemagne, l’Italie, la Suisse et certains pays développés ont déjà cessé de l’utiliser dès 2000, tandis qu’aux États-Unis, le R22 est interdit depuis 2010. On s’attend à ce que la Chine accélère l’arrêt de son utilisation.
Le R404A est un réfrigérant mixte azéotropique ternaire qui est une substance incolore, inodore et ininflammable. Il est composé de R125 (fraction volumique de 44 %), de R143a (fraction volumique de 52 %) et de R134a (fraction volumique de 4 %).
Le R404 présente également une bonne stabilité thermique et une faible toxicité et possède une capacité de refroidissement supérieure qui se situe entre 4 % et 11 % par rapport au R22. C’est pourquoi il constitue un bon choix dans diverses applications telles que la climatisation, la réfrigération à moyenne et basse température et les systèmes industriels à eau froide. Il est considéré comme l’un des meilleurs et principaux substituts du R22 car il est conforme aux réglementations environnementales.
L’inconvénient du R404A est son coût relativement élevé, ce qui explique la présence de produits contrefaits sur le marché. Il est donc conseillé de faire preuve de prudence et de vérifier l’authenticité du produit avant de l’acheter et de l’utiliser.
Le R507A est un fluide frigorigène mixte azéotropique incolore, inodore, ininflammable, doté d’une bonne stabilité thermique et présentant une faible toxicité. Il est composé de R125 (fraction volumique de 50 %) et de R143a (fraction volumique de 50 %).
Il a un point d’ébullition standard de -47,1°C et offre un rapport de capacité de refroidissement supérieur allant de 7% à 13% par rapport au R22. Il est également légèrement meilleur que le R404A en termes de performances, c’est pourquoi il est utilisé dans les mêmes applications que le R404A.
Le meilleur choix lors du changement de réfrigérant est de passer à des produits respectueux de l’environnement comme le R404A et le R507A. Même si le coût est élevé à l’heure actuelle, avec l’arrêt du R22, les prix à l’avenir pourraient baisser. De plus, comme les fabricants améliorent constamment leur technologie, la plupart des systèmes de réfrigération peuvent accueillir différents types de réfrigérants tels que le R22, le R404A et le R507A, c’est pourquoi il n’est pas nécessaire de changer l’équipement de réfrigération lors du changement de réfrigérant.
3. Dioxyde de carbone
Le dioxyde de carbone (CO2 ) est un réfrigérant naturel, connu pour sa sécurité, son ininflammabilité et son respect de l’environnement. Il est à la fois incolore et inodore, plus dense que l’air, chimiquement stable et ne présente aucun danger pour les personnes ou les aliments.
En cas d’incendie, le dioxyde de carbone peut également servir d’agent extincteur. Avec une fraction volumique de près de 99,9 % dans le système de réfrigération, le dioxyde de carbone est presque non corrosif pour tous les matériaux.
En Chine, un système de refroidissement secondaire appelé cascade NH3 – CO2 , qui utilise à la fois le dioxyde de carbone et l’ammoniac, gagne en popularité et en applications pratiques.
Par rapport aux systèmes de réfrigération à l’ammoniac, le dioxyde de carbone présente un taux d’expansion du volume gazeux plus faible après évaporation.
En raison de la capacité de refroidissement importante du dioxyde de carbone par volume unitaire, qui est cinq fois supérieure à celle de l’ammoniac, une petite quantité de liquide s’évapore à l’état gazeux dans les conditions de conservation de la chaleur d’origine.
Le processus d’évaporation entraîne une faible augmentation de volume par rapport au système de réfrigération à l’ammoniac, contribuant ainsi à l’absorption de chaleur externe. Les variations de pression après évaporation dans le système au dioxyde de carbone sont nettement plus faibles et présentent une augmentation stable et progressive par rapport à l’augmentation rapide des systèmes à l’ammoniac. Il n’y a donc pas besoin de maintenir la pression immédiatement après l’arrêt du système.
En cas de fuite de dioxyde de carbone au sein d’un système de réfrigération en cascade, deux caractéristiques distinctives sont observées :
- Premièrement, en cas de fuite de liquide dans une canalisation, le dioxyde de carbone a tendance à former de la glace sèche sur la paroi extérieure de la canalisation, bloquant ainsi efficacement les petits points de fuite.
- deuxièmement, lorsque la pression dépasse 3,5 MPa (pression manométrique), une quantité importante de fuite de dioxyde de carbone liquide entraîne la formation d’une quantité importante de glace sèche.
Ce phénomène ne constitue pas une menace directe pour le personnel, mais dans le cas peu probable où un pipeline éclaterait en raison d’une mauvaise manipulation, la majeure partie du dioxyde de carbone qui fuit se transformerait en glace sèche, avec une petite partie à l’état gazeux. Cela donne au personnel suffisamment de temps pour évacuer, évitant ainsi la suffocation, la perte de connaissance ou des conséquences mortelles. Il est important de noter que pendant le processus de sublimation de la glace sèche, le contact direct avec la peau peut entraîner des engelures localisées.
4. Comparaison entre un système de réfrigération à l’ammoniac et un système de réfrigération au fréon
Les systèmes de réfrigération sont principalement divisés en systèmes de réfrigération à l’ammoniac et systèmes de réfrigération au fréon.
La comparaison est la suivante.
- Investissement unique : les systèmes de réfrigération à l’ammoniac de taille moyenne à grande nécessitent moins d’investissement que les systèmes au fréon en raison des prix élevés de l’équipement, des canalisations, des réfrigérants, des huiles et des autres composants nécessaires aux systèmes de réfrigération au fréon.
- Coûts d’exploitation : L’ammoniac utilisé comme réfrigérant est moins cher, a une grande capacité de refroidissement par unité, consomme moins d’énergie et est facile à utiliser. Bien que le prix du réfrigérant au fréon soit relativement élevé, la capacité de refroidissement de l’unité est faible et la consommation d’énergie et les coûts d’exploitation sont relativement élevés.
- Caractéristiques respectueuses de l’environnement : Le réfrigérant à l’ammoniac est un réfrigérant naturel et a un faible coefficient d’appauvrissement de la couche d’ozone, par conséquent, il ne nuit pas à l’environnement tandis que les réfrigérants au fréon seront progressivement éliminés en raison de leurs propriétés destructrices dans l’atmosphère.
- Caractéristiques d’économie d’énergie : les systèmes de réfrigération à l’ammoniac ont un coefficient de réfrigération plus élevé et de meilleurs effets d’économie d’énergie par rapport au fréon qui a un coefficient plus faible et un faible effet d’économie d’énergie.
- Sécurité : Même si l’ammoniac est un réfrigérant inflammable, explosif et toxique, son odeur piquante le rend plus facile à détecter tandis que le fréon est un réfrigérant non toxique et ininflammable qui peut être utilisé en toute sécurité.
- Degré d’automatisation : Les systèmes de réfrigération à l’ammoniac sont principalement exploités et gérés manuellement, et le degré d’automatisation est relativement faible, tandis que les systèmes au fréon ont un degré d’automatisation plus élevé et ne nécessitent généralement pas d’opérations manuelles.
Les installations de stockage frigorifique de moyenne et grande taille utilisent généralement l’ammoniac en raison de sa stabilité, de ses coûts d’investissement et d’exploitation plus faibles et de ses meilleurs effets d’économie d’énergie. Mais pour des raisons de sécurité, en particulier dans les installations de plus petite taille, ils optent pour des systèmes de réfrigération au fréon.
5. Classification des niveaux de dangerosité des médias
L’exposition professionnelle aux substances toxiques fait référence à différentes substances présentes dans les matières premières, les produits intermédiaires et les déchets qui peuvent pénétrer dans le corps humain par le nez, la peau ou la bouche pendant l’opération ou la production, ce qui peut nuire à la personne. La « Classification des dangers liés à l’exposition professionnelle aux substances toxiques » a classé les substances en quatre catégories, à savoir : extrêmement dangereuses, très dangereuses, moyennement dangereuses et légèrement dangereuses.
II. Réfrigérant secondaire
Une substance qui transfère indirectement la chaleur dans un système de refroidissement est appelée réfrigérant secondaire. Son rôle est d’utiliser la capacité de refroidissement du réfrigérant primaire pour refroidir d’autres composants.
Les réfrigérants sont classés en gaz, liquides et solides. Les réfrigérants gazeux comprennent l’air tandis que les réfrigérants liquides comprennent l’eau et la saumure. La glace et la glace sèche sont toutes deux classées comme réfrigérants solides. Notez que lors de la sublimation, la glace sèche se transforme directement en gaz sans passer par l’état liquide.
Les exigences relatives au réfrigérant secondaire sont les suivantes :
- Non décolorant, non corrosif et non toxique pour le corps humain. Il ne devrait pas endommager d’autres substances telles que la corrosion des métaux.
- Sa capacité de chauffage spécifique doit être élevée pour aider à réduire la différence de température entre l’entrée et la sortie afin de maintenir la capacité de refroidissement dans les normes.
- Il doit posséder à la fois une faible viscosité et une faible densité pour réduire la perte de résistance. Les réfrigérants à haute viscosité réduisent les performances de transfert de chaleur.
- Son point de congélation doit être bas pour rester à l’état liquide pendant l’opération.
- Il présente une bonne stabilité chimique.
- Il devrait être bon marché et pouvoir être facilement localisé et acheté.
Dans les systèmes de réfrigération, les réfrigérants secondaires les plus utilisés sont l’air et la saumure. Le point de congélation de l’eau est de 0°C, mais lorsque du sel est ajouté, cette température de congélation est abaissée.
Lorsque la température de la saumure descend jusqu’à son point de congélation, une partie de l’eau de la solution gèle, ce qui augmente la concentration de la solution restante. Cela abaisse encore le point de congélation de la solution restante à son point le plus bas.
La quantité de sel contenue dans une unité de masse ou de volume d’une solution de saumure est appelée concentration de la saumure. À une certaine température, la quantité maximale de sel qui peut être dissoute par unité de volume d’une solution est appelée solubilité. La solution d’eau salée est appelée solution saturée.
Si la concentration d’une solution est inférieure à sa solubilité, elle devient une solution insaturée. La vitesse à laquelle le sel se dissout dans l’eau varie en fonction de la température.
La figure 3 illustre la courbe d’une solution aqueuse de chlorure de sodium
Les figures 3 et 4 représentent une courbe de solubilité, chaque point de cette courbe représentant une solution saturée. Il existe une limite entre la solution saturée et la solution insaturée et les points situés au-dessus de la courbe indiquent un état insaturé.
KB signifie un état insaturé, où les points au-dessus de sa courbe indiquent également une solution insaturée.
OK désigne le point de congélation, représentant l’eau gelée sous la courbe.
Le point O signifie que l’eau est pure, où la température et la concentration en sel sont nulles. Lorsque l’on ajoute du sel à l’eau, la température de congélation chute initialement le long de la courbe OK.
Lorsque le point K est atteint, le sel supplémentaire cesse d’abaisser la température de congélation et se déplace le long de la courbe KB. L’intersection de OK et KB indique le point eutectique, la température la plus basse pour la solution de saumure et à ce point, la saumure existe sous forme de mélange de sel solide et de glace.
Le point eutectique d’une solution aqueuse de chlorure de sodium est de -21,2 °C, tandis que le point eutectique d’une solution aqueuse de chlorure de calcium est de -55,5 °C. Pendant le fonctionnement, la concentration en eau salée diminue en raison de l’absorption d’humidité de l’air. Dans les systèmes ouverts tels que les piscines de fabrication de glace à l’eau salée, l’humidité provenant de la fonte de la glace réduit également la concentration en saumure au fil du temps.
Pour éviter une baisse de concentration et une augmentation de la température de solidification, des mesures régulières de la densité à l’aide d’un densimètre sont nécessaires. Si la concentration chute, l’ajout de sel maintiendra la saumure à une concentration appropriée dans le bac de fabrication de glace.
Outre le chlorure de sodium et le chlorure de calcium, des réfrigérants comme l’éthylène glycol, le propylène glycol, l’éthanol et le méthanol sont également utilisés. L’éthylène glycol et le propylène glycol sont incolores, inodores, non électrolytiques et ininflammables. Le propylène glycol est non toxique et sans danger pour le contact direct avec les aliments, tandis que le méthanol et l’éthanol sont inflammables. Des précautions de sécurité sont donc indispensables.
L’éthylène glycol peut provoquer une légère corrosion, nécessitant souvent des inhibiteurs de corrosion pour minimiser sa corrosivité. Pour réduire le stockage d’ammoniac dans les chambres froides, certaines installations utilisent du R404A ou du R507A avec de l’éthylène glycol dans un système de réfrigération en cascade.
Une pompe dédiée envoie de l’éthylène glycol à basse température vers les échangeurs de chaleur tubulaires de chaque entrepôt, assurant ainsi une réfrigération liquide efficace.
III. Production de papier pour test de fuite d’ammoniac
1. Papier test haute sensibilité
a. Préparez 0,25 gramme de poudre de phénolphtaléine, 250 millilitres d’alcool pur et 50 millilitres de glycérine pure. Placez les trois dans un récipient et remuez à l’aide d’un bâton jusqu’à ce que la poudre soit complètement dissoute. Trempez un papier de soie blanc propre dans la solution et séchez-le à l’air libre. Ensuite, coupez le papier de test séché en petites bandes (généralement coupées en 10 cm × 5 cm) et conservez-le dans un sac en plastique pour une utilisation ultérieure.
b. Mettez 0,1 gramme de poudre de phénolphtaléine dans un verre et ajoutez 100 millilitres d’alcool à 95 %, en remuant uniformément pour dissoudre complètement la poudre. Trempez le papier blanc dans la solution, retirez-le et séchez-le après l’avoir mouillé, puis coupez le papier test en bandes pour une utilisation ultérieure.
2. Papier test de sensibilité moyenne
Mélangez 0,3 gramme de poudre de phénolphtaléine et 250 millilitres d’alcool dans un récipient, puis trempez le papier test dans la solution pour créer un papier test de sensibilité moyenne. Ce procédé est effectivement utilisé en production, mais les quantités ne sont que des approximations
Lors des tests d’étanchéité, trempez le papier de test dans l’eau du robinet, il deviendra rouge s’il détecte de l’ammoniac.
3. Papier blanc ordinaire
Les fuites d’ammoniac dans les vannes, les tuyaux et les équipements peuvent être détectées à l’aide d’un papier test. Vous devez d’abord préparer une solution en mélangeant des quantités appropriées de poudre de phénolphtaléine et d’eau, puis tremper une bande de papier blanc ordinaire dans la solution. Vous pouvez utiliser le papier imbibé pour identifier les fuites sur place.
Même s’il existe des instruments facilement disponibles pour détecter les fuites d’ammoniac, les bandelettes de test sont encore largement utilisées en raison de leur adéquation pour vérifier si l’évaporateur fuit.
