SCEMIM · CONSTRUCTION D’UN REFROIDISSEUR D’EAU

Cuve d’eau : dimensionner le serpentin évaporateur

À partir du volume d’eau, de la cuve, de son isolation et du temps de refroidissement, estimez la puissance frigorifique, la surface et la longueur de tube, puis l’encombrement d’un serpentin hélicoïdal.

Modèle utilisé : cuve rectangulaire fermée et isolée, eau pure bien brassée, entièrement liquide. Le calcul choisit la surface pour transmettre la puissance de projet même à la température finale. Les données préremplies sont un exemple de simulation, à remplacer par les données du projet.

Valeur connue, inconnue ou hypothèse : comment remplir ?

Chaque champ possède maintenant une aide « Comment connaître… ? ». Ouvrez-la pour voir la définition, l’unité, la méthode de mesure ou la source à consulter.

  • À mesurer ou définir : volume d’eau, dimensions intérieures, températures initiale et finale, durée, température ambiante et épaisseurs d’isolant.
  • À obtenir sur une fiche ou par étude : λ de l’isolant, capacité thermique de la cuve, U du serpentin, température d’évaporation, coefficients de paroi et apports réels.
  • À concevoir puis vérifier : réfrigérant, diamètre et épaisseur du tube, circuits, distributeur, détendeur, diamètre des spires, pas et dégagements.

Une valeur préremplie n’est pas une mesure de votre installation. Notamment : λ indicatif selon l’isolant choisi ; h intérieur = 300 ; h extérieur = 8 ; cₚ cuve = 500 ; apports = 30 W ; réserve = 15 % ; U = 500 lorsqu’il est saisi ; température d’évaporation = 2 °C ; et 2 circuits sont des hypothèses ou choix d’exemple. Toutes les dimensions et températures préremplies le sont aussi.

Ne pas remplacer un inconnu par 0. Les trois épaisseurs d’isolant doivent être positives. Zéro masse de cuve omet son inertie ; zéro apport omet cette charge. Si U est inconnu, utilisez le mode de comparaison. Pour les autres données inconnues, garder une hypothèse explicitement choisie permet seulement une simulation, à confirmer avant fabrication.

Dimensions variables, comme pour une chambre froide

Les valeurs à saisir décrivent la cuve que vous allez construire : longueur, largeur et hauteur intérieures, puis épaisseurs des panneaux isolants des parois, du couvercle et du fond, en millimètres. Ce sont des variables de dimensionnement du projet.

À partir de L, l et h, le calcul détermine les surfaces thermiques : parois = 2 × (L + l) × h ; fond = L × l ; couvercle = L × l. Il utilise ensuite l’épaisseur et λ des panneaux pour calculer les apports de chaleur et la longueur de tube nécessaire. Les dimensions de découpe et les assemblages des panneaux doivent être définis sur le plan de fabrication.

Pour étudier une autre cuve ou une autre épaisseur de panneau, remplacer les données puis relancer le calcul. Une fois fabriquée, la cuve conserve les dimensions et l’isolation choisies.

Puissance → évaporateur → agitateur

Le bouton principal calcule la puissance frigorifique, le diamètre préliminaire du tube, sa longueur, les spires et les dimensions hors tout de l’évaporateur, puis le diamètre et la puissance estimée de l’agitateur. Les diamètres sont des résultats.

Δh, la plage de flux massique, U, les coefficients d’hélice et le besoin de circulation doivent être justifiés pour le projet. Les valeurs préremplies sont des hypothèses de simulation, pas des dimensions de fabrication validées.

1 · Eau et dimensions intérieures de la cuve

Volume réellement à refroidir, pas le volume nominal de la cuve.

Comment connaître : Volume réellement refroidi ?

Relever un compteur, mesurer le remplissage ou utiliser une cuve graduée. Pour une cuve rectangulaire : litres = longueur × largeur × hauteur d’eau, en mètres, × 1 000. Le volume nominal de la cuve ne correspond pas toujours au volume d’eau. Si le volume est inconnu, le mesurer avant de retenir une puissance.

Mesure sans compter l’isolant.

Comment connaître : Longueur intérieure ?

Mesurer au mètre entre les faces intérieures, sans compter les tôles et l’isolant. Une cote de 100 cm se saisit 1 m. Ne pas utiliser la longueur extérieure sans retirer les épaisseurs.

Mesure utile à l’intérieur.

Comment connaître : Largeur intérieure ?

Mesurer la largeur utile intérieure, en mètres. Elle sert à calculer le volume et à vérifier si le diamètre hors tout de chaque serpentin peut entrer. Prévoir séparément les dégagements et supports.

Le niveau d’eau sera calculé à partir du volume.

Comment connaître : Hauteur intérieure ?

Mesurer du fond intérieur au haut utile de la cuve. Ce n’est pas la hauteur d’eau : le calcul retrouve le niveau d’eau à partir du volume. Laisser une garde pour le serpentin, les accessoires et les mouvements d’eau.

2 · Températures et durée

Avant démarrage du refroidissement.

Comment connaître : Température initiale de l’eau ?

Mesurer avec une sonde avant le refroidissement après homogénéisation. Pour concevoir une installation, utiliser la température d’arrivée la plus défavorable prévue. Une température mesurée sur une paroi n’est pas forcément celle de l’eau.

Au terme du temps choisi.

Comment connaître : Température finale souhaitée ?

C’est votre objectif de fonctionnement, à définir selon l’utilisation de l’eau. Le calcul ne peut pas le deviner. La valeur doit être positive dans cet outil sans glace et supérieure à la température d’évaporation.

120 min = 2 h.

Comment connaître : Temps de refroidissement ?

Fixer le délai entre le démarrage et l’obtention de la température finale dans toute la cuve. Saisir des minutes : 1 h = 60 ; 2 h = 120. Réduire la durée augmente la puissance nécessaire. Le temps n’est pas calculé automatiquement à partir d’un compresseur existant.

Température prévue autour de la cuve.

Comment connaître : Température ambiante de calcul ?

Mesurer ou définir la température la plus défavorable autour de la cuve pendant son utilisation. Ne pas employer seulement la moyenne de la journée si le local devient plus chaud. Le soleil direct et une source chaude proche ne sont pas décrits par ce seul paramètre.

Température de saturation prévue, inférieure à la température finale de l’eau. Ne pas utiliser la température du tube d’aspiration.

Comment connaître : Température d’évaporation ?

À fixer dans l’étude frigorifique, puis à vérifier à partir de la pression et de la relation pression/température du réfrigérant. Ce n’est ni la température finale de l’eau ni la température du tube d’aspiration après surchauffe. Si elle est inconnue, la valeur préremplie sert uniquement à simuler ; elle doit être validée avec le groupe et les protections antigel.

3 · Variables des panneaux isolants de la cuve

Variable du calcul : saisir l’épaisseur prévue pour les panneaux de parois.

Comment connaître : Épaisseur d’isolation des parois ?

Lire le plan ou mesurer l’isolant seul sur une partie accessible, en millimètres. 5 cm = 50 mm. La cuve doit être isolée : saisir une épaisseur strictement positive. Une épaisseur inconnue doit être mesurée ou définie dans le projet. Toutes les parois verticales sont supposées avoir cette épaisseur.

Variable du calcul : saisir l’épaisseur prévue du panneau de couvercle.

Comment connaître : Épaisseur d’isolation du couvercle ?

Mesurer l’isolant du couvercle fermé, en millimètres. Sa valeur peut différer des parois. Le couvercle doit être fermé et isolé : saisir une épaisseur strictement positive. Une cuve ouverte nécessite un autre bilan : convection, évaporation et renouvellement d’air.

Variable du calcul : saisir l’épaisseur prévue du panneau de fond.

Comment connaître : Épaisseur d’isolation du fond ?

Vérifier le plan ou l’épaisseur réelle sous la cuve. Les pieds et supports peuvent créer des ponts thermiques non décrits ici. Le fond doit être isolé : saisir une épaisseur strictement positive, mesurée ou définie au projet.

Le choix remplit λ automatiquement en W/m·K. Valeurs indicatives de simulation, à confirmer pour le panneau réel et sa température d’utilisation. Même isolant supposé sur les parois, le fond et le couvercle.

Quel isolant choisir dans la liste ?

Identifier l’isolant au cœur du panneau à partir de sa référence ou de sa fiche fournisseur. Le polystyrène expansé blanc (PSE/EPS) et le polystyrène extrudé (XPS) sont deux matériaux différents. Le polystyrène gris ou un produit amélioré peut avoir une autre conductivité : utiliser la valeur du fabricant.

Le nom du matériau ne garantit pas un λ unique. Pour le polyuréthane, les valeurs peuvent varier selon le produit ; 0,026 est un repère retenu ici. Le choix thermique ne valide pas à lui seul l’aptitude à l’humidité, la tenue mécanique, la protection pare-vapeur ou la mise en œuvre.

Références fabricant : SOPREMA — polyuréthane ; SOPREMA — XPS ; Kingspan — PIR ; Knauf — PSE.

Valeur remplie automatiquement selon l’isolant choisi. Vous pouvez saisir directement le λ exact de la fiche fabricant ; le choix passe alors en valeur personnalisée.

Comment connaître : Conductivité thermique λ de l’isolant ?

Relever λ sur la fiche technique du matériau, en W/m·K, à une température moyenne adaptée. Ne pas confondre λ avec U : λ décrit un matériau, U un échange global. Les valeurs de la liste sont des repères indicatifs, pas des valeurs garanties pour tous les produits. Si λ est inconnu, retrouver la référence du panneau ou demander la fiche au fournisseur. L’humidité et l’état de l’isolant influencent sa performance.

Paramètres complémentaires des parois et de la cuve
Coefficient de film pour les apports à travers la cuve, distinct du U du serpentin. 300 est une hypothèse pour l’exemple, à confirmer.

Comment connaître : Coefficient intérieur de la cuve h intérieur ?

Il représente l’échange entre la face intérieure de la cuve et son contenu pour le calcul des apports par les parois. Il ne s’agit pas du U du serpentin. Il dépend du brassage, de la géométrie et des zones mouillées. 300 W/m²·K est une hypothèse d’exemple. Si la valeur est inconnue, une étude ou une simulation de sensibilité est nécessaire ; le logiciel ne la mesure pas.

Coefficient effectif convection/rayonnement extérieur. 8 est une hypothèse d’exemple, à confirmer selon l’environnement.

Comment connaître : Coefficient extérieur effectif h extérieur ?

Il représente ici l’échange entre l’environnement et la surface extérieure de la cuve. Il regroupe de façon simplifiée les effets extérieurs retenus dans le modèle, notamment convection et rayonnement. Il dépend de l’air, du vent, de l’état de surface et des températures environnantes. 8 W/m²·K est une hypothèse d’exemple à confirmer. Il ne faut pas le confondre avec U du tube.

0 = inertie de la cuve non prise en compte. Saisir la masse réellement refroidie avec l’eau.

Comment connaître : Masse de cuve et accessoires refroidis ?

Utiliser la masse fournie par le fabricant, une pesée ou un calcul volume de métal × masse volumique. Inclure les pièces qui se refroidissent avec l’eau. Le modèle suppose la même température initiale et finale que l’eau. Si plusieurs matériaux sont présents, utiliser une capacité thermique équivalente. Une masse 0 omet cette charge ; elle ne signifie pas que cette charge est nulle dans la réalité.

Donnée du matériau. 500 est un exemple ; sans effet si la masse est nulle.

Comment connaître : Chaleur spécifique de la cuve ?

Prendre la donnée du matériau de la cuve en J/kg·K auprès du fabricant ou d’une référence de propriétés. Attention : 0,5 kJ/kg·K = 500 J/kg·K. La valeur 500 est un exemple. Elle ne sert pas si la masse de cuve est 0. Pour plusieurs matériaux : somme des masses × chaleurs spécifiques, ou une moyenne pondérée adaptée.

Le modèle utilise la surface intérieure des 4 parois, du fond et du couvercle avec une résistance plane. Les ponts thermiques, supports, ouvertures, fuites d’air et grandes épaisseurs d’isolant demandent une étude plus précise. Si des faces ont des matériaux isolants différents, ce modèle à λ unique ne suffit pas.

4 · Charges supplémentaires et réserve

Incluse automatiquement dans le bilan. Les autres apports ci-contre doivent exclure cette même chaleur.
Chaleur transmise à l’eau par pompe, agitateur et autres sources. Ne pas saisir toute la puissance électrique du groupe frigorifique.

Comment connaître : Apports supplémentaires à l’eau ?

Additionner la chaleur effectivement transmise à l’eau par la pompe, l’agitateur et les autres sources, en watts. 0,1 kW = 100 W. Toute la puissance électrique d’un moteur extérieur ne devient pas forcément une charge dans l’eau ; utiliser la donnée de dissipation ou une étude. Les 30 W préremplis sont un exemple, pas un forfait. Si ces apports sont inconnus, le bilan reste incomplet.

Choix de projet. Cette réserve ne remplace pas les charges oubliées.

Comment connaître : Réserve de dimensionnement ?

Pourcentage décidé selon les incertitudes et les conditions d’exploitation. 15 % est une hypothèse de projet, pas une obligation ni une garantie. Saisir 0 donne le bilan sans réserve. La réserve est appliquée une fois à la puissance et se retrouve déjà dans la surface du tube : ne pas l’ajouter une seconde fois.

5 · Évaporateur : données nécessaires au dimensionnement

Calcul automatique du diamètre du tube après la puissance

Le bilan donne Q frigorifique. Le diamètre intérieur préliminaire utilise ensuite le débit du réfrigérant et une plage de flux massique ; ces données ne se déduisent pas du seul volume d’eau.

Δh sortie − entrée évaporateur : selon fluide et conditions frigorifiques. 150 est un exemple, pas une propriété universelle.
Limite fournisseur / étude, à confirmer selon pertes de charge et géométrie. 200 est un exemple.
Borne fournisseur si connue ; 0 = minimum non étudié et retour d’huile non vérifié.

Série de diamètres extérieurs comparée : 9,525 / 12,7 / 15,875 / 19,05 / 25,4 / 31,75 / 38,1 / 50,8 mm. Le plus petit diamètre respectant les bornes saisies est retenu pour l’épaisseur et les circuits du projet. Disponibilité et résistance à la pression à vérifier.

Comment choisir cette option ?

Identifier le matériau sur la fiche du tube ou auprès du fournisseur. Ce choix sert notamment à signaler une incompatibilité cuivre/R717 ; il ne calcule pas automatiquement U ou une épaisseur de paroi.

Comment choisir cette option ?

Lire la plaque du groupe ou retenir le fluide avec le concepteur frigorifique. Le nom du fluide seul ne détermine pas le débit, les pertes de charge ou le diamètre du tube. À préciser laisse la sélection frigorifique incomplète.

Comment choisir cette option ?

Choisir selon la circulation réellement prévue. Un agitateur doit homogénéiser tout le volume ; une pompe doit renouveler l’eau autour de toutes les spires. Sans brassage, le modèle de cuve à température uniforme ne s’applique pas. À confirmer autorise une simulation conditionnelle.

Comment choisir cette option ?

Choisir un diamètre extérieur disponible chez le fournisseur pour comparer les longueurs thermiques. Les pouces correspondent ici aux diamètres extérieurs frigorifiques indiqués en millimètres. Le choix final nécessite une étude du réfrigérant et de la pression ; il n’est pas déduit du seul volume de cuve.

Comment choisir cette option ?

U inconnu affiche quatre hypothèses sans choisir à votre place. U connu est réservé à une valeur justifiée par des données fabricant, mesures ou étude. U choisi pour une simulation permet de tester une valeur supposée. Dans les deux derniers cas, remplacer la valeur 500 par votre valeur si elle est différente.

Répartition géométrique ; distribution du fluide et retour d’huile à valider.

Comment connaître : Nombre de circuits parallèles ?

Un circuit est un parcours frigorifique distinct. Avec 2 circuits égaux, la longueur active totale se répartit en deux ; elle ne disparaît pas. Ce choix dépend du distributeur, du débit du réfrigérant, des pertes de charge et du retour d’huile. 2 est un exemple géométrique. S’il est inconnu, comparer des configurations puis faire valider le circuit frigorifique.

U inconnu : le résultat montre plusieurs hypothèses et ne choisit pas une longueur unique. Les valeurs 100, 250, 500 et 1 000 servent à comparer, sans être garanties pour un montage. Avec un U connu ou supposé, le résultat donne la longueur correspondante.

6 · Zone disponible et contraintes de fabrication

Zone réellement disponible, hors autres équipements. Tous les circuits y sont répartis.
Doit tenir dans les dimensions intérieures de la cuve.
Utilisé aussi entre circuits. Prévoir les supports et passages d’eau.
Hypothèse géométrique d’exemple : pression admissible et épaisseur à valider.
Diamètre mesuré sur l’axe du tube. Le diamètre hors tout vaut diamètre moyen + diamètre extérieur du tube.

Comment connaître : Diamètre moyen des spires ?

C’est le diamètre du cercle passant par le centre du tube, en mètres. Exemple : 0,4 m = 40 cm. Le diamètre extérieur hors tout de l’hélice vaut ce diamètre moyen + le diamètre extérieur du tube. Le diamètre libre intérieur vaut diamètre moyen − diamètre extérieur du tube. Choisir selon le cintrage, l’espace et les dégagements ; ce n’est pas le diamètre du tube lui-même.

Contrainte de fabrication et de circulation de l’eau. Le pas est calculé : diamètre du tube + ce passage.
Distance verticale entre axes de deux spires ; au moins le diamètre du tube. Le passage d’eau et le rayon de cintrage restent à vérifier.

Comment connaître : Pas vertical des spires ?

Mesurer entre les axes de deux tours voisins, en millimètres. L’espace libre entre les tubes vaut pas − diamètre extérieur du tube. Un pas égal au diamètre signifie des tubes au contact, sans passage d’eau entre tours ; le contrôle géométrique seul ne valide pas l’échange. Prévoir un espacement adapté au brassage, au nettoyage et à la fabrication. 20 mm est un exemple.

Distance entre fond de cuve et bas du tube.

Comment connaître : Garde sous le serpentin ?

Distance verticale, en mètres, entre le fond intérieur de la cuve et le bas du tube. Exemple : 0,03 m = 3 cm. Cette garde s’ajoute à la hauteur de l’hélice pour vérifier son immersion. Prévoir aussi les dégagements latéraux, l’espace au-dessus et les supports dans le plan d’implantation.

Géométrie proposée : un serpentin hélicoïdal vertical par circuit. Le contrôle porte sur chaque hélice ; le placement simultané de plusieurs circuits, supports et raccords reste à dessiner.

7 · Agitateur à calculer

Le diamètre d’hélice est calculé à partir du besoin de circulation, de sa vitesse et de Nq. Les valeurs d’exemple servent à simuler ; les coefficients doivent correspondre à l’hélice et à l’implantation réelle.

Contrainte d’exemple. Ce n’est pas un temps d’homogénéisation garanti.
Calculé à partir du volume et de la durée, ou saisi si fourni par l’étude.
Vitesse en sortie de transmission ; pas nécessairement la vitesse du moteur.
Hélices identiques ; interactions non modélisées.
Approximation pour l’eau pure ; vérifier pour un autre liquide.
Hypothèse d’exemple à confirmer à la température du projet.
Coefficient constructeur selon l’hélice et Reynolds ; 0,3 est un exemple.
Coefficient constructeur pour Q = Nq × N × D³ ; 0,5 est un exemple.
Hypothèse moteur vers hélice, distincte du rendement électrique.
Hypothèse de projet, sans prescription universelle.
Pour un agitateur vertical ; position à vérifier avec les tubes et supports.
Portée géométrique support → plan d’hélice calculée, hors assemblages.

Le calcul automatique ajoute la puissance hydrodynamique de l’agitateur au bilan de froid. Ne pas la compter une seconde fois dans les autres apports. La sélection du moteur, du diamètre d’arbre, des paliers, de la poussée et des vibrations demande une validation mécanique.

Remplissez les valeurs puis lancez le calcul.
Comprendre le bilan et les formules
  1. Volume maximal = L × l × h × 1 000 litres ; hauteur d’eau = volume en m³ / (L × l).
  2. Capacité thermique C = volume d’eau en litres × 4 180 + masse de cuve × cₚ cuve, en J/K. L’eau est approximée à 1 kg/litre.
  3. Puissance moyenne de refroidissement = C × (T initiale − T finale) / durée en secondes.
  4. Pour chaque face : K paroi = 1 / (1/h intérieur + épaisseur/λ + 1/h extérieur), en W/m²·K. La résistance du métal de la cuve est négligée dans ce modèle.
  5. H cuve = somme des K × surfaces des six faces, en W/K. Les six faces sont modélisées au même niveau de température que l’eau ; les espaces d’air et les zones non mouillées sont simplifiés.
  6. Apports des parois retenus = maximum entre 0 et H × (T ambiante − T finale). Pendant la descente, cette valeur est une majoration des apports si l’ambiance reste constante.
  7. Puissance de projet = (puissance moyenne de refroidissement + apports parois + apports supplémentaires) × (1 + réserve/100).
  8. Écart final = T finale − T évaporation. Surface de tube = puissance de projet / (U × écart final). Longueur active totale = surface / (π × diamètre extérieur en mètres). Le U est supposé constant.
  9. Longueur par circuit = longueur totale / nombre de circuits. Longueur d’un tour hélicoïdal = √[(π × diamètre moyen de spire)² + pas²]. Nombre de tours par circuit = arrondi supérieur de longueur par circuit / longueur d’un tour. Hauteur d’une hélice = (tours − 1) × pas + diamètre extérieur du tube.

Pourquoi utiliser l’écart final ? Dans une cuve brassée, la température de tout le volume baisse avec le temps. L’écart eau/réfrigérant est le plus faible à la fin. Dimensionner à cet écart est une méthode de pré-dimensionnement prudente ; appliquer la DTLM entre la température initiale et finale comme s’il s’agissait d’une entrée et d’une sortie simultanées ne représente pas ce fonctionnement.

Groupe frigorifique : il doit pouvoir fournir au moins la puissance de projet aux conditions frigorifiques prévues. La surface calculée est une capacité d’échange thermique ; elle ne garantit pas que le compresseur, le détendeur ou la circulation du fluide la fourniront. La capacité réelle varie avec les conditions et la régulation.

Comment connaître U et choisir le diamètre ?

U combine les échanges côté eau et côté réfrigérant, la paroi du tube et l’encrassement. Utiliser une valeur fabricant pour les mêmes conditions ou une étude thermique. Sur un échangeur existant : U = puissance frigorifique mesurée / (surface extérieure × écart thermique adapté au régime). Une mesure de cuve en descente demande un bilan transitoire tenant compte des apports et de l’inertie ; ne pas utiliser directement la formule d’un échangeur à débit traversant.

Les diamètres comparés sont des possibilités géométriques. Le bon diamètre frigorifique dépend du réfrigérant, de son débit massique, de la variation d’enthalpie à l’évaporateur, de la pression admissible, des pertes de charge, de la vitesse, du retour d’huile, du nombre de circuits et du distributeur. Le seul volume d’eau et les dimensions de cuve ne déterminent pas ce diamètre. L’épaisseur et le diamètre intérieur du tube ne sont pas calculés ici.

La présence d’un agitateur améliore généralement le renouvellement de l’eau ; la présence d’une pompe ne garantit pas un brassage de toute la cuve. Une eau immobile peut créer des zones gelées et une température non homogène : le modèle à une température unique ne s’applique pas à cette situation.

Comment sont calculés les diamètres après la puissance ?

Évaporateur : débit massique de réfrigérant ṁ = Q frigorifique / Δh. Par circuit, ṁ circuit = ṁ / nombre de circuits. Avec une limite de flux massique G maximal : diamètre intérieur minimal = √[4 × ṁ circuit / (π × G maximal)]. Le diamètre extérieur inclut deux épaisseurs de paroi ; le calcul choisit le plus petit diamètre de sa série respectant les deux bornes de G.

Ce critère est une contrainte préliminaire, pas un dimensionnement frigorifique complet. Δh et les bornes de G doivent être déterminés pour le réfrigérant et les conditions réelles ; les valeurs préremplies sont des exemples. Vérifier pertes de charge diphasiques, distribution, retour d’huile et pression.

Agitateur : débit théorique visé = volume réel de eau / durée de renouvellement choisie, ou débit d’étude directement saisi. Diamètre d’hélice = racine cubique de [débit total en m³/s / (nombre d’agitateurs × Nq × vitesse en tours/seconde)]. La puissance hydrodynamique est ensuite calculée avec Np. Np, Nq et le débit utile à travers les moules doivent être validés avec l’hélice et l’implantation.

Le choix d’un temps de renouvellement n’est pas une garantie d’homogénéisation. Le diamètre de l’arbre, la poussée, les efforts et le moteur définitif demandent une étude mécanique.

Références : Danfoss — puissance, débit et enthalpie ; SPX FLOW — calculs d’agitation.

Dimensions hors tout de l’évaporateur : longueur × largeur × hauteur

Le calcul considère une hélice verticale par circuit, répartie sur une grille dans la zone totale réservée. Il compare le nombre de colonnes de 1 au nombre de circuits et retient la disposition permettant le plus grand diamètre d’hélice avec les dégagements saisis. Ce n’est pas un algorithme d’implantation de tous les équipements de la machine.

Diamètre hors tout d’une hélice = minimum entre longueur de zone / colonnes et largeur de zone / lignes, moins deux dégagements latéraux. Diamètre moyen de spire = diamètre hors tout − diamètre extérieur du tube. L’enveloppe de l’ensemble inclut les hélices et les passages entre elles ; les gardes extérieures sont réservées dans la zone.

Longueur hors tout = colonnes × diamètre hors tout + (colonnes − 1) × deux dégagements. Largeur hors tout = lignes × diamètre hors tout + (lignes − 1) × deux dégagements. Hauteur active = (tours par circuit − 1) × pas + diamètre extérieur du tube. Les spires sont arrondies au tour complet supérieur.

Les dimensions hors tout calculées concernent les tubes actifs. Ajouter les collecteurs, les sorties de tube, les supports et les dégagements d’installation. Vérifier sur plan les équipements, l’agitateur, les obstacles, le cintrage et les passages de eau. Avec U inconnu, la hauteur est donnée pour chaque hypothèse ; il n’existe pas une hauteur unique validée.

Contrôles avant fabrication et limites

Faire valider le circuit frigorifique, le fluide, le détendeur, la régulation, les pressions, l’épaisseur du tube, les assemblages, les essais et le retour d’huile. Le cuivre est incompatible avec le R717. Prévoir une protection antigel, un contrôle du brassage et des matériaux adaptés si l’eau est potable ou alimentaire.

Outil non adapté à une cuve ouverte, à une alimentation continue en eau chaude, au glycol, à la saumure, à la fabrication de glace, à une cuve cylindrique ou à plusieurs matériaux d’isolation sans adaptation. Les coefficients constants, la température d’évaporation constante et le brassage uniforme sont des hypothèses de pré-dimensionnement. Un glissement important du réfrigérant, une grande surchauffe, des ponts thermiques ou une isolation humide exigent une étude plus détaillée.

Références : MIT — bilan thermique transitoire ; Alfa Laval — échanges thermiques et résistances ; Armacell — isolation des systèmes d’eau glacée.

Étude et construction SCEMIM

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