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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