Evaporateur

Les Evaporateurs :

L’évaporateur et le condenseur sont tout deux des échangeurs thermiques, les deux éléments doivent transmettre impérativement leurs énergies afin de permettre un échange calorifique parfaitement défini.
Placé dans l’enceinte à refroidir, le rôle de l’évaporateur consiste à absorber le flux thermique de l’air ambiant afin de descendre la température de l’enceinte et permettre la production de froid.
Lorsque la température d’évaporation est négative (température superficielle de la section d’échange inférieure ou égale à 0 C : cas rencontrés pour les chambres froides), ces condensats se transforment en givre. La formation de givre diminue les performances de l’évaporateur,c'est pour cela que certaine installation doivent procéder à des cycles de dégivrages afin d'enlever régulièrement ce givre.
Les évaporateurs sont classés en fonction de leurs modes d’échange calorifique. La longueur, le diamètre des conduites et la force des ventilateurs déterminent la puissance froid exprimée en watt (W).
On distingue deux familles d’évaporateurs suivant le fluide à refroidir :

Les évaporateurs à air.

-Les évaporateurs ménager.
-Les évaporateurs à air à convection naturelle ou statique.
-Les évaporateurs à air à convection d'air forcée.

Les évaporateurs à eau.

-Les évaporateurs double tube (évaporateurs coaxiaux).
-Les évaporateurs du type serpentin.
-Les évaporateurs du type échangeur à plaques.
-Les évaporateurs multitubulaires.

Les évaporateurs ménagers :

En général ces évaporateurs occupent l’ensemble de la largeur du compartiment. Ils se présentent soit sous forme de cuve soit de plaque.Ils forment un ensemble appelé «à circuit tubulaire intégré » constitué par un serpentin. La détente est généralement en capillaire.
Leurs coefficients globaux d’échanges thermiques sont généralement faibles et ils sont utilisés pour des puissances frigorifiques relativement petites (froid ménager : réfrigérateurs, congélateurs).

 

Les évaporateurs statiques :

Ce type d’évaporateur utilise un passage d’air naturel pour l’échange calorifique. Sur ces évaporateurs, l’air circule par convection. Ils sont constitués d’un tube en cuivre et entouré d’un faisceau aileté en aluminium.
Utilisé principalement dans les vitrines ou meubles réfrigéré ou le déplacement de l’air doit être très lent. Le procédé est appeler une circulation d’air rationnel.

Les évaporateurs à air à convection d'air forcée:

Dans le cas ou les denrées à refroidir n’implique pas de circulation d’air naturel, il est intéressant de poser un évaporateur ventilé. Les tubes comportent des ailettes de forme rectangulaire, ils sont disposés en série formant une nappe et les différentes nappes sont associées en parallèle.
De type plafonnier ou mural, ils sont également constituer d’un tube cuivre aileté, cet évaporateur permet un faible encombrement dans l’enceinte à refroidir.Équipé d’un ou plusieurs ventilateurs, il est communément appeler « évaporateur à circulation d’air forcée ».

Les évaporateurs double tube (évaporateurs coaxiaux):

Ils sont communément appelés évaporateurs coaxiaux. Les évaporateurs à double tube sont constitués de deux tubes coaxiaux, le plus souvent embobinés en hélice.
Dans le tube central circule le fluide frigorigène qui se vaporise en refroidissant le fluide circulant dans l’espace annulaire compris entre les deux tubes, la circulation s’effectuant de préférence à contre-courant.
Cet évaporateur convient pour les petites et moyennes puissances. ( voir photo condenseur double tube)

Les évaporateurs du type serpentin:

Utilisés pour la réfrigération de liquide, Ils peuvent être constitués par un simple serpentin en tube lisse généralement en cuivre épousant la forme de la cuve ou embobinés suivant la forme du bac ou ils sont placés pour refroidir l’eau.
Ils sont dans certains cas disposés en nappes parallèles avec des collecteurs d’entrée et de sortie du fluide frigorigène. Ils sont également appelés des évaporateurs immergés.

Les évaporateurs du type échangeur à plaques:

On distingue trois types d’échangeurs à plaques :

-Les échangeurs à plaques à joints démontables.
-Les échangeurs à plaques brasées.
-Les échangeurs à plaques spirales brasée.

Les échangeurs à plaques à joints démontables.

Les échangeurs à plaques à joints démontables sont formés par des plaques munies d’un joint d’étanchéité serrées entre deux plateaux aux moyens de tirants de serrage. Pendant le processus d'évaporation, le liquide est pompé entre les minces plaques avec l'agent de refroidissement sur les surfaces de contact.

Les échangeurs à plaques brasées.

Les échangeurs à plaques brasées ont un fonctionnement identique à l’échangeur à plaques démontables, ils sont constitués d’une série de plaques métalliques embouties mais sans joints, et sans tirants. Ils ne sont donc pas démontables et se composent de plaques intermédiaires assemblées par brasure généralement en acier inoxydable et de deux plaques extérieures.

Les échangeurs à plaques spirales brasée.

Les échangeurs à plaques spiralées brasées sont plus tenaces aux différences de pression, les plaques sont simplement embobinées et brasées.

Les évaporateurs multitubulaires:

Les évaporateurs multitubulaires sont constitués d’un ensemble de tubes très proche et disposés en parallèle, le tout regroupé dans un corps cylindrique. La disposition des tubes à l’intérieur du corps cylindrique forment des passes qui permettent au fluide à refroidir un très bonne échange calorifique.

On distingue 2 types d’évaporateur multitubulaire :

- Les évaporateurs multitubulaires noyés.
-Les évaporateurs multitubulaires à détente sèche.

Les évaporateurs multitubulaires noyés.

Le fluide frigorigène passe à l’extérieur des tubes ou circule le fluide à refroidir qui se retrouve guidé dans son parcours dans l’évaporateur par des fonds portant des cloisons, ces fonds sont démontables pour permettre l’inspection et le nettoyage des tubes.
On constate que ces types d’évaporateur sont de véritable piège à huile, utilisé que pour des installations avec compresseurs centrifuges ou celles utilisant de l’ammoniac.

Les évaporateurs multitubulaires à détente sèche.

L’évaporateur est alimenté par un détendeur thermostatique qui permet de régler la surchauffe. Egalement appelés évaporateurs à surchauffe, le fluide frigorifique circule cette fois ci a l’intérieur des tubes.
On constate que la vitesse d’écoulement est telle que l’huile entraînée par le fluide frigorigène retourne vers le carter du compresseur par la conduite d’aspiration.