Fluide frigorigène - Définition et Explications

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Introduction

Un fluide frigorigène (ou réfrigérant) est un fluide pur ou un mélange de fluides purs présents en phase liquide, gazeuse ou les deux à la fois en fonction de la température et de la pression de celui-ci. La principale propriété des fluides frigorigènes est de s'évaporer à une faible température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) sous pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.). Les fluides frigorigènes sont utilisés dans les systèmes de production de froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) (climatisation, congélateur, réfrigérateur (Un réfrigérateur (ou frigidaire ou frigo dans le langage famillier) est un appareil...), etc.)

Propriétés

En théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...), l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) ou l'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de...) (des fluides courants sur notre planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...)...) pourraient servir de réfrigérant. En somme, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette...) présente un potentiel en termes de réfrigération. Mais, en pratique, il en est tout autrement. Ces fluides doivent répondre aux critères suivants :

  • Les fluides réfrigérants sont sélectionnés principalement pour leur grande propriété d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise...) de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) (calories) lorsqu'ils passent de leur phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) à leur phase gazeuse (la chaleur absorbée par le fluide lors du changement d'état est appelée : chaleur latente (L'enthalpie de changement d'état, molaire ou massique, correspond à la quantité de chaleur...) de vaporisation). Les réfrigérants sont utilisés purs ou en mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses...) dans les métiers du froid et de la climatisation (La climatisation est la technique qui consiste à modifier, contrôler et réguler les...).
  • Ces fluides doivent respecter l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) du fait du risque de fuite dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :).
  • Ils doivent aussi être inoffensifs pour l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo...) pour la même raison que ci-dessus...
  • Ils sont également choisis en fonction des températures de fonctionnement des deux échangeurs du circuit frigorifique concerné (le condenseur et l'évaporateur). En effet, les fluides utilisés pour obtenir des basses températures sont différents des fluides de climatisation par exemple.
  • Enfin, leurs pressions (qui sont fonction des températures de service des échangeurs cités ci-dessus) doivent permettre leur utilisation dans un circuit frigorifique avec un dimensionnement raisonnable des tuyauteries et du compresseur. En effet, il ne serait pas rentable d'utiliser de l'azote pour faire de la climatisation, la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) nécessaire étant trop importante, ce qui nécessiterait des tuyaux très épais et un compresseur gigantesque.

Dans les climatisations, leur capacité à absorber une certaine quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) de chaleur par unité réfrigérante est encore exprimée en BTU.

Le Fréon est le nom commercial (Un commercial (une commerciale) est une personne dont le métier est lié à la vente.) de plusieurs des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) réfrigérants fabriqués par la société DuPont (DuPont, de son nom complet E.I. du Pont de Nemours et compagnie, est une entreprise...) de Nemours.

Les différentes catégories de fluide frigorigène

On distingue parmi les gaz réfrigérants différentes catégories de molécules :

  • les chlorofluorocarbures (CFC) ;
  • les hydrochlorofluorocarbures (HCFC) ;
  • les hydrofluorocarbures (HFC) ;
  • les perfluorocarbures (PFC) ou hydrocarbures perfluorés ;
  • les hydrocarbures ou composés organiques ne faisant pas partie des catégories précédemment citées ;
  • les composés inorganique comme l'ammoniac (L’ammoniac est un composé chimique, de formule NH3 (groupe générique des...).

Rôle du fluide frigorigène

Dans un circuit frigorifique, le fluide frigorigène véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un...) deux éléments :

  • Les calories. Celles-ci sont captées à l'évaporateur et au niveau du compresseur. Elles sont ensuite évacuées au niveau du condenseur.
  • L'huile (L'huile est un terme générique désignant des matières grasses qui sont à...) du compresseur. Ceci est plutôt un inconvénient. En effet, l’huile du compresseur est complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou...) inutile pour les autres organes du circuit frigorifique.

(Pour plus de précision, voir : froid industriel)

Les fluides frigorigènes utilisés entre 1929 et le Protocole de Montréal

En 1929, un savant américain, Thomas Migdley, et son équipe produisent les premières molécules de Dichlorodifluorométhane (Le dichlorodifluorométhane CCl2F2 , aussi vendu sous l'appellation Freon-12 ou R12 selon la...) (CCl2F2) ou R12. Le R12 et les fluides frigorigènes de la même famille ont la propriété d’être relativement inoffensifs pour l’homme et d’être intéressants du point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) thermodynamiques.

Ils furent fabriqués industriellement par la société DuPont de Nemours à partir de 1932 (dichlorodifluorométhane - R12 et trichlorofluorométhane (Le trichlorofluorométhane CCl3F, également appelé fréon 11, CFC-11, ou R-11...) - R11) sous le nom de fréon. Ces fluides frigorigènes sont des dérivés du pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de...).

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