production froid

réfrigération, procédé servant à abaisser la température dans un espace donné et permettant de maintenir des produits à une température suffisamment basse pour les conserver. Le froid stoppe la croissance bactérienne et ralentit les réactions chimiques indésirables.

Jadis, on utilisait déjà la glace naturelle ou artificielle pour la réfrigération. Peu avant la Première Guerre mondiale, les réfrigérateurs électriques apparurent, optimisant l'action de la glace. Cette dernière doit son efficacité à sa capacité calorifique élevée : 333,1 kJ/kg. La présence de sels en solution dans l'eau abaisse sa température de fusion de plusieurs degrés. Les denrées alimentaires maintenues à cette température, ou légèrement au-dessus, ont une durée de vie accrue.

Le dioxyde de carbone solide est également utilisé comme réfrigérant. Il n'a pas de phase liquide à pression atmosphérique normale : il passe directement de la phase solide à la phase gazeuse à - 78,5 °C (sublimation). Le dioxyde de carbone est utilisé comme réfrigérant lors de sa sublimation.

La réfrigération mécanique est effectuée par circulation d'un réfrigérant dans un système fermé, dans lequel il s'évapore, puis se condense, cela dans le cadre d'un cycle continu. Si aucune fuite ne se produit, le réfrigérant est efficace pendant toute la durée de vie du système. Pour maintenir la température de réfrigération, il est nécessaire de fournir constamment de l'énergie et d'extraire la chaleur perdue. Les deux principaux types de réfrigérateur électrique sont le système à compression, utilisé par les appareils ménagers et par la plupart des systèmes de climatisation, et le système à absorption, employé dans les petites unités de climatisation généralement destinées au camping.

2. SYSTÈMES À COMPRESSION


Fonctionnement d'un réfrigérateur

Les systèmes à compression utilisent quatre éléments pour le cycle de réfrigération : le compresseur, le condenseur, la soupape d'expansion et l'évaporateur. Le réfrigérant liquide se vaporise dans l'évaporateur en absorbant la chaleur des produits ou de l'espace à refroidir. La vapeur est ensuite amenée vers un compresseur à moteur, où elle est portée à une pression élevée, ce qui augmente sa température (voir Thermodynamique). Le gaz surchauffé sous pression se condense alors dans un condenseur refroidi à l'air ou à l'eau. Du condenseur, le liquide passe par une soupape d'expansion pour diminuer sa pression et sa température. Le réfrigérant retrouve alors la température qu'il avait dans l'évaporateur.

Chaque réfrigérant possède une température spécifique d'ébullition associée à une pression. Ainsi, le contrôle de la pression dans l'évaporateur permet d'obtenir la température souhaitée. L'un des réfrigérants les plus communément utilisés depuis de nombreuses années est le dichlorodifluorométhane, ou Réfrigérant - 12. Ce chlorofluorocarbone (CFC) se vaporise vers - 6,5 °C sous une pression de 246 kPa, puis, après compression jusqu'à 909 kPa, il se condense à environ 38 °C.

Dans les petits réfrigérateurs domestiques utilisés pour conserver les aliments, la chaleur du condenseur est évacuée dans la pièce qui contient le réfrigérateur. La chaleur des condenseurs des climatiseurs doit être évacuée vers l'extérieur ou absorbé par de l'eau de refroidissement.

Dans un système de réfrigération domestique, l'évaporateur, appelé freezer, est toujours placé dans un endroit isolé thermiquement. Dans certains cas, cet endroit correspond à l'enceinte du réfrigérateur. Pour maintenir l'enceinte dans les limites souhaitées de température, le moteur du compresseur est commandé par un thermostat.