L'évaporateur

Fonctionnement

Le schéma ci-dessous représente un évaporateur a détente directe. On suppose :

Fluide R404A
HP = 14 bar
BP = 4 bar
Sous refroidissement = 5°C

 Au point 1, le liquide frigorigène à 14 bar et sous refroidi 5°C arrive au détendeur therrnostatique. Sa température est environ de 30°C, l'entrée du détendeur est tiède.

Au point 2, le liquide s'est détendu grace au détendeur. La pression a chuté à environ 5 bar. Une partie du liquide s'est vaporisée. La température du mélange liquide vapeur est de 0°C.

Entre 2 et 3 : le mélange liquide vapeurs avance dans l’évaporateur en absorbant de la chaleur. II y a de plus en plus de vapeurs et de moins en moins de liquide. La pression et la température sont constantes à 5 bar et 0°C, selon la relation pression température du R404A.

Au point 3, la dernière molécule de liquide se vaporise. II y a donc a ce point 100% de vapeurs à 0°C.

Entre 3 et 4, les vapeurs étant toujours en contact avec l'air à refroidir, leurs températures augmentent. La pression est toujours de 5 bar.

Au point 4, la température au bulbe du détendeur est de 6°C. Les vapeurs sont donc surchauffées de 6°C - 0°C = 6°C.

Que se passe t'il pour l'air qui passe sur l'évaporateur ?

θas : température de l’air en sortie d’évaporateur

θae : température de l’air à l'entrée évaporateur

θo : température d'évaporation lue au manomètre BP

Dans l'exemple ci-dessus, l'air arrive sur l’évaporateur à une température de 8°C et il se refroidi jusqu’à 4 °C en cédant de la chaleur au fluide frigorigène :
Le Δθ sur l'air = tae-tas = 8-4 = 4°C

La pression d’évaporation est de 5 bar, ce qui équivaut pour le R404A à une température d’évaporation de 0 °C:
Le Δθ total = tae-to = 8-0 = 8°C

Il est difficile de fixer des valeurs usuelles de Δθ , à cause des problèmes liés à la déshumidification (en climatisation) ou au givrage (en froid commercial).

Cependant, pour les applications courantes, on rencontre généralement sur les évaporateurs refroidisseurs d'air :

En climatisation :

Un Δθ sur l'air (tae - tas) de 6 à 10°C et un Δθ total (tae - to) de 16 à 20°C

En froid commercial :

Un Δθ sur l'air de 3 a 5°C et un Δθ total de 6 à 10°C