Les
condenseurs sont des échangeurs thermiques entre le fluide frigorigène
et un fluide de refroidissement. Le fluide frigorigène cède la chaleur
acquise dans l’évaporateur et lors de la compression au fluide de
refroidissement.
Lors de son passage dans le condenseur, le fluide frigorigène passe de l’état vapeur à l’état liquide.
On distingue deux familles de condenseurs suivant le médium de refroidissement :
A / les condenseurs à air
- les condenseurs à air à convection naturelle ;
L’air
au contact du faisceau ailetté (ou du faisceau de tubes) s’échauffe et
s’élève laissant la place à de l’air plus frais. Ils ne nécessitent
aucune énergie pour la circulation de l’air mais le coefficient global
d’échange thermique est faible (inférieur à 15 W/m².°C et même inférieur
à 10 W/m².°C pour les condenseurs à tubes lisses).
Ils ne sont utilisés que pour des puissances à échanger très faibles (froid ménager : réfrigérateurs et congélateurs).
- les condenseurs à air à convection forcée
Le coefficient global d’échange des condenseurs à air à convection forcée est compris entre 20 et 30 W/m².°C
B / les condenseurs à eau
Il faut distinguer les condenseurs à eau perdue et les condenseurs à eau recyclée.
Pour
les condenseurs à eau perdue, l’eau chaude issue du refroidissement des
vapeurs de fluide frigorigène est rejetée soit à l’égout (procédé très
coûteux et ayant pratiquement disparu) , soit dans une réserve d’eau
considérée infinie (barrage, retenue d’eau, rivière, mer, fleuve…).
Pour
les condenseurs à eau recyclée, à savoir que l’eau chaude issue du
refroidissement est refroidi pour être à nouveau utilisée, il fait appel
à des dispositifs appelés « Tours de refroidissement ».
- les condenseurs à double tube (condenseurs coaxiaux)
Ils
sont constitués de deux tubes concentriques, l’eau circule dans le tube
central tandis que le fluide frigorigène se désurchauffe, se liquéfie
et se sous-refroidit dans l’espace annulaire, ce qui permet une
possibilité d’évacuation de la chaleur du fluide frigorigène vers
l’extérieur.
La circulation eau-FF s’effectue généralement à contre courant (meilleures performances).
Les puissances échangées sont relativement faibles, le coefficient global d’échange varie entre 700 et 950 W/m².°C
- les condenseurs bouteilles (condenseurs à serpentin)
Le
fluide frigorigène se condense au contact du tube d’eau (serpentin),il
s’agit de la combinaison d’un condenseur et d’un réservoir de liquide.
Les puissances échangées sont également faibles.
- les condenseurs multitubulaires
Ils
sont constitués d’un grand nombre de tubes mis en parallèle, c’est le
faisceau tubulaire qui est enclos dans un corps circulaire, la calandre.
Les
tubes sont dudgeonnés ou brasés sur les plaques tubulaires qui
délimitent le faisceau, les fonds démontables, chicanés, canalisent
l’eau de refroidissement qui circule dans les tubes (vitesse de l’ordre
de 1 à 1.25 m/s). Le fluide frigorigène se condense dans la calandre au
contact des tubes où circulent l’eau de refroidissement.
le coefficient global d’échange est compris entre 700 et 1100 W/m².°C.
Les condenseurs multitubulaires sont généralement horizontaux et suivant la conception, le faisceau tubulaire :
- occupe la totalité la calandre, un réservoir de liquide est alors nécessaire.
- n’occupe pas la partie inférieure de la calandre, permettant ainsi le stockage du fluide frigorigène condensé.
- les condenseurs à plaques brasées (échangeur à plaques)
La technologie de ces condenseurs est identique à celle des évaporateurs à plaques brasées
Refroidissement d'eau
Les
condenseurs à eau recyclée font appel à des systèmes de refroidissement
de l’eau chaude qui sort des condenseurs pour permettre sa
réutilisation : ce sont les tours de refroidissement.
L’eau
chauffée dans le condenseur entre dans la tour par la partie haute par
une rampe de distribution munie de pulvérisateurs,à partir de ses
buses de pulvérisation l’eau est divisée en fines gouttelettes (pour
améliorer l’évaporation) puis elle ruisselle par gravité sur une surface
d’échange air-eau (nids d’abeilles). Un courant d’air ascendant est
établi par le (ou les) ventilateurs(s) ; du fait de l’évaporation
partielle et de la convection, la température de l’eau diminue. L’eau
refroidie tombe dans un bac ou elle est recueillie pour aller condenser à
nouveau le fluide frigorigène (par l’intermédiaire d’un circulateur ou
pompe de recirculation).
En marge des tours de refroidissement, il faut citer les cas particuliers des aérorefroidisseurs « dry-cooler » et des condenseurs évaporatifs.
Le principe des Condenseurs évaporatif
est identique à la tour de refroidissement (pulvérisation d’eau et
circulation d’air) à la différence que c’est le condenseur lui-même qui
est directement refroidi dans une carrosserie et non un circuit
intermédiaire comme dans le cas de la tour de refroidissement
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