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Filière : Génie Industriel
Mémoire de fin d"études en vue de l"obtention du diplôme d"Ingénieur en Génie IndustrielN0 d"ordre17/07
Rédigé et présenté par
: ABOUBACAR Djabir SalimDirecteur de mémoire
: Monsieur RANARIJAONA Jean DésiréMaître de conférence
Date de soutenance : 12 Avril 2008
Promotion 2007
ETUDE ET CONCEPTION D"UNE ETUDE ET CONCEPTION D"UNE ETUDE ET CONCEPTION D"UNE ETUDE ET CONCEPTION D"UNE
INSTALLATION FRIGORIFIQUE DE INSTALLATION FRIGORIFIQUE DE INSTALLATION FRIGORIFIQUE DE INSTALLATION FRIGORIFIQUE DE
CONSERVATION D"UN HOTEL 3
CONSERVATION D"UN HOTEL 3CONSERVATION D"UN HOTEL 3CONSERVATION D"UN HOTEL 3----4 ETOILES 4 ETOILES 4 ETOILES 4 ETOILES
TYPE GALAWA BEACH
TYPE GALAWA BEACH TYPE GALAWA BEACH TYPE GALAWA BEACHA LA GRANDE COMORE
A LA GRANDE COMOREA LA GRANDE COMOREA LA GRANDE COMOREUNIVERSITE D"ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
Départements : Génie Mécanique & Productique - Génie ElectriqueFilière : Génie Industriel
Mémoire de fin d"études en vue de l"obtention du diplôme d"Ingénieur en Génie IndustrielN0 d"ordre17/07
Rédigé et présenté par
: ABOUBACAR Djabir SalimDevant les membres du jury :
Président : Monsieur RANDRIAMORASATA Josoa Albert, Professeur à l"ESPA. Examinateurs : - Monsieur JOELIHARITAHAKA Rabeatoandro, Enseignant à l"ESPA. - Monsieur RANAIVOSON Andriambala Hariniaina, Maître de conférence à l"ESPA. - Monsieur ANDRIAMANALINA William Alphonse, Enseignant à l"ESPA. Rapporteur : Monsieur RANARIJAONA Jean Désiré, Maître de conférence à l"ESPA.Date de soutenance :12 Avril 2008
ETUDE ET CONCEPTION D"UNE ETUDE ET CONCEPTION D"UNE ETUDE ET CONCEPTION D"UNE ETUDE ET CONCEPTION D"UNE
INSTALLATION FRIGORIFIQUE DE INSTALLATION FRIGORIFIQUE DE INSTALLATION FRIGORIFIQUE DE INSTALLATION FRIGORIFIQUE DE
CONSERVATION D"UN HOTEL
CONSERVATION D"UN HOTEL CONSERVATION D"UN HOTEL CONSERVATION D"UN HOTEL 3333----4444 ETOILES ETOILES ETOILES ETOILES
TYPE GALAWA BEACH
TYPE GALAWA BEACH TYPE GALAWA BEACH TYPE GALAWA BEACHA LA GRANDE COMORE
A LA GRANDE COMOREA LA GRANDE COMOREA LA GRANDE COMOREUNIVERSITE D"ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
REMERCIEMENTS
Dieu est Grand, tous mes sincères et vifs remerciements à la sagesse de l"être suprême durant les 5 ans d"études d"Ingénieur au sein de l"Ecole SupérieurePolytechnique d"Antananarivo (ESPA).
A cette occasion, je tiens aussi à exprimer ma gratitude et ma reconnaissance à : ❖ Monsieur RAMANANTSIZEHENA Pascal, Directeur de l"ESPA, de sa grande responsabilité. ❖ Monsieur JOELIHARITAHAKA Rabeatoandro, Chef de Département Génie Mécanique et Productique, pour la bonne formation que j"ai eu au sein de son Département, qui ensuite m"a autorisé à soutenir et reste aussi examinateur de ce mémoire. ❖ Monsieur ANDRIANAHARISON Yvon, Chef de Département Génie Electrique, pour la meilleure formation que j"ai eu au sein de sonDépartement et pour ses précieux conseils.
❖ Monsieur RANDRIAMORASATA Josoa, Professeur à l"ESPA, d"avoir accepté de présider ce mémoire. ❖ Monsieur RANARIJOANA Jean Désiré, Maître de conférence à l"ESPA, Directeur de ce mémoire, qui a accepté avec un coeur ouvert de m"encadrer ; grâce à lui, ce mémoire a pris les bonnes directions. ❖ Monsieur RANAIVOSON ANDRIAMBALA Hariniaina, et Monsieur ANDRIAMANALINA William Alphonse d"avoir accepté d"être parmi les membres du jury. ❖ Le corps Enseignants et le personnel administratif de l"ESPA, en particulier celui de la filière Génie Industriel, qui laisse à jamais leurs grandes traces indélébiles à ma formation. J"adresse en fin mes chaleureux remerciements à : ❖ Mes très chers parents et toute ma famille qui n"ont cessé de me soutenir tout au long de mes études. ❖ Tous mes proches à Madagascar, amis et camarades à l"ESPA. Tous les mérites à mon père Djabir Salim et ma grand-mère Mkaya Mdohoma.TABLE DES MATIERES
PARTIE I : CADRE GENERAL DU SUJET
Chapitre 1 : RAPPELS DES PRINCIPES DE CONSERVATION ALIMENTAIRE..3I. Généralités.......................................................................................3
II. Les techniques de conservation des aliments...............................................3 III. Les techniques de conservation par le froid................................................3 Chapitre 2 : DESCRIPTION DU PROJET.....................................................5I. Description du projet............................................................................5
I.1. Les chambres froides positives.............................................................7 I.2. Les chambres froides négatives............................................................7 I.3. La salle de traitements frigorifiques.......................................................7 Chapitre 3 : PRINCIPES DE PRODUCTION DU FROID.................................8I. Généralités........................................................................................8
II. Les modes de transfert thermique.............................................................8II.1. Conduction...................................................................................8
II.2. Convection...................................................................................10
II.3. Rayonnement.................................................................................10
III. Les moyens de production du froid............................................................10IV. Schéma général d"une installation frigorifique..............................................11
IV.1. Constitution.................................................................................11
IV.2. Définition des quatre principaux organes du circuit frigorifique.....................12PARTIE II : CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DE
L"INSTALLATION FRIGORIFIQUE
Chapitre 1 : BILAN FRIGORIFIQUE DES CHAMBRES FROIDES......................20 I. Méthodes de calcul des charges thermiques.................................................20I.1. Généralités....................................................................................20
I.2. Charges thermiques externes...............................................................20 I.2.1. Charge thermique par transmission à travers les parois..............................21 I.2.2. Charge thermique due au renouvellement d"air........................................23 I.2.3. Charge thermique due à l"ouverture des portes........................................23 I.3. Charges thermiques internes................................................................25 I.3.1. Charge thermique due aux denrées entrantes...........................................25I.3.2. Charge thermique due à la respiration des denrées................................... 26
I.3.3. Charge thermique due à l"éclairage......................................................26
I.3.4. Charge thermique due aux personnes...................................................27 I.3.5. Charge thermique due aux moteurs des ventilateurs des évaporateurs.............27 I.3.6. Charge thermique due aux résistances de dégivrage..................................28II. Applications et Interprétation des résultats...................................................29
II.1. Calculs des charges thermiques externes................................................29 II.1.1. Calcul de charge thermique par transmission à travers les parois..................33 II.1.2. Calcul de charge thermique due au renouvellement d"air...........................36 II.1.3. Calcul de charge thermique due à l"ouverture des portes...........................37 II.2. Calculs des charges thermiques internes.................................................39 II.2.1. Calcul de charge thermique due aux denrées entrantes..............................39 II.2.2. Calcul de charge thermique due à la respiration des denrées........................40II.2.3. Calcul de charge thermique due à l"éclairage.........................................40
II.2.4. Calcul de charge thermique due aux personnes.......................................41II.2.5. Puissance frigorifique intermédiaire de l"évaporateur...............................41
II.3. Contrôle des puissances frigorifiques effectives.........................................42
II.3.1. Les chambres froides positives..........................................................42II.3.2. Les chambres froides négatives..........................................................43
II.3.3. Calcul de charge thermique due aux moteurs des ventilateurs des évaporateurs.43 II.3.4. Calcul de charge thermique due aux résistances de dégivrage......................44 II.3.5. Calcul des puissances frigorifiques effectives.........................................44 Chapitre 2 : SELECTION ET DIMENSIONNEMENT DES COMPOSANTS DEL"INSTALLATION
I. Sélection des composants.......................................................................46
I.1. Sélection des composants des chambres froides positives CF1, CF2, CF3...........46I.1.1. Les évaporateurs............................................................................46
I.1.2. Les compresseurs...........................................................................49
I.1.3. Les condenseurs.............................................................................51
II. Dimensionnement des tuyauteries.............................................................54 II.1. Tuyauterie commune.........................................................................54 II.2. Tuyauterie propre à chaque chambre froide..............................................55II.3. Caractéristiques des tuyauteries............................................................56
III. Choix des détendeurs...........................................................................58
IV. Schéma fluidique.................................................................................65
Chapitre 3 : DIMENSIONNEMENT DU CLIMATISEUR DE LA SALLE DETRAITEMENTS FRIGORIFIQUES
I. Généralités....................................................................................66
II. Principe de fonctionnement.................................................................66
III. Classification et les différents types de climatiseurs.....................................68 III.1. Classifications............................................................................68 III.2. Les différents types de climatiseurs...................................................69 IV. Bilan thermique de climatisation de la salle de traitements frigorifiques.............72 IV.1. Les climats intérieurs de type industriel ..............................................73 IV.2. Les conditions extérieures de base....................................................73 IV.2.1. Température sèche extérieure de base...........................................73 IV.2.2. Degré hygrométrique extérieure de base .......................................74 IV.2.2.1. Corrections des conditions extérieures de base ........................75IV.3. Données intérieures de base............................................................75
IV.4. Les charges dues à l"environnement du local.........................................75 IV.4.1. Charges dues à l"environnement intérieur ......................................76 IV.4.1.1. Apports dus aux occupants................................................76 IV.4.1.2. Apports dus aux machines électriques ...................................78 IV.4.1.3. Apports dus à l"éclairage .................................................79 IV.4.1.4. Apports dus aux denrées entrantes .......................................80 IV.4.1.5. Apports dus à la respiration des denrées.................................81 IV.4.2. Charges dues à l"environnement extérieur ......................................81 I V.4.2.1. Apports par renouvellement d"air et infiltration ........................81 IV.2.2. Apports dus aux vitrages......................................................82 IV.2.3. Apports par les parois extérieures ................................................84 IV.2.3.1. Apports dus à la chaleur du rayonnement solaire sur les murs .......84 IV.2.3.2. Apports par transmission à travers les parois...........................84 PARTIE III : DOCUMENT D"EXPLOITATION ET MAINTENANCE Chapitre 1 : LES OPERATIONS DE MISE EN SERVICE...............................................89 I. Le matériel de mise en service.............................................................89 II. Recherche des fuites........................................................................90II.1. Installation neuve ou rénovation...........................................................90
II.2. Installation déjà en service ou préchargée................................................91
II.3. Méthodes et moyens utilisés...............................................................92
II.4. Mise en oeuvre ..............................................................................92
III. Mise sous vide d"une installation.........................................................93 IV. Cassage du vide..............................................................................94 V. Mise sous vide partielle après intervention.............................................95 VI. Charge en fluide frigorigène...............................................................95VI.1. Charge en liquide...........................................................................95
VI.2. Compléments de charge en fluide frigorigène .........................................97 VII. Vérification de bon fonctionnement de l"installation .................................98VIII. Brasage......................................................................................100
IX. Soutirage et complément d"huile........................................................101Chapitre 2 : LES PANNES FRIGORIFIQUES.................................................................104
I. Panne du détendeur " trop petit »........................................................104
II. Panne du manque de charge..............................................................106III. Panne de la pré-détente ou Flash-Gas...................................................107
IV. Panne de l"évaporateur " trop petit »...................................................108
V. Panne du compresseur " trop petit »....................................................110 VI. Panne de l"excès de charge ..............................................................111 VII. Pannes des incondensables...............................................................113 VIII. Panne du condenseur " trop petit ».....................................................114 IX. Synthèse des pannes frigorifiques.......................................................116Chapitre 3 : MAINTENANCE............................................................................................117
I. Analyse du lubrifiant en laboratoire.....................................................117I.1. Procédure.................................................................................117
I.2. Eléments analysés........................................................................118
I.3 Résultats...................................................................................118
I.4. Tests d"analyses rapides................................................................118II. Analyse du lubrifiant sur site..............................................................120
II.1. Procédure..................................................................................120
III. Analyse vibratoire...........................................................................121
IV. Organigramme de maintenance............................................................122PARTIE IV : ETUDES ECONOMIQUE ET D"IMPACT
ENVIRONNEMENTAL
Chapitre 1 : EVALUATION FINANCIERE DE L"INSTALLATION.....................123 I. Cadre logique..............................................................................123II. Coût du projet ............................................................................125
III. Rentabilité du projet.......................................................................125
III.1. Taux de Rentabilité Interne (TRI).....................................................125 III.2. Valeur Actuelle Nette (VAN).........................................................126III.3. Indice de Profitabilité (IP)..............................................................126
III.4. Temps de remboursement..............................................................127 Chapitre 2 : PROTECTION DE L"ENVIRONNEMENT...........................128 I. Impacts négatifs...........................................................................129 II. Impacts positifs.............................................................................134 III. Mesures prises..............................................................................134ANNEXES
LISTE DES TABLEAUX
Tableau n°1
: Résistances thermiques des parois des chambres froidesTableau n°2
: Coefficient de transmission thermique k d"une paroi type sandwich composée d"une âme en mousse rigide de polyuréthane et de deux revêtements métalliquesTableau n°3
: Différentes couches de matériaux constituant le sol et ses caractéristiquesTableau n°4
: Coefficient d"occupation du sol d"une chambre froideTableau n°5
: Durée moyenne de transit de différents types de marchandises entreposées en chambre froideTableau n°6
: Quantité de chaleur dégagée par unité de temps par une personne en activité moyenne dans une chambre froideTableau n°7
: Nombre et durée des périodes de dégivrage à prévoir pour différentes chambres froides et meubles frigorifiquesTableau n°8
: Données pour CF1Tableau n°9
: Données pour CF2Tableau n°10
: Données pour CF3Tableau n°11
: Données pour CF4Tableau n°12
: Données pour CF5Tableau n°13
: Données pour CF6Tableau n°14
: Charge thermique par transmission à travers les parois de CF1Tableau n°15
: Charge thermique par transmission à travers les parois de CF2Tableau n°16
: Charge thermique par transmission à travers les parois de CF3Tableau n°17
: Charge thermique par transmission à travers les parois de CF4Tableau n°18
: Charge thermique par transmission à travers les parois de CF5Tableau n°19
: Charge thermique par transmission à travers les parois de CF6Tableau n°20
: Charge thermique due au renouvellement d"airTableau n°21
: Calcul du temps d"ouverture des portesTableau n°22
: Charge thermique due à l"ouverture des portesTableau n°23
: Charge thermique due aux denrées entrantesTableau n°24
: Charge thermique due à la respiration des denréesTableau n°25
: Charge thermique due à l"éclairageTableau n°26
: Charge thermique due aux personnesTableau n°27
: Puissance frigorifique intermédiaire de l"évaporateurTableau n°28 : Caractéristiques des évaporateurs présélectionnés des chambres froides
positivesTableau n°29
: Caractéristiques des évaporateurs présélectionnés des chambres froides négativesTableau n°30
: Charge thermique due aux moteurs des ventilateurs des évaporateursTableau n°31
: Charge thermique due aux résistances de dégivrageTableau n°32
: Puissances frigorifiques effectivesTableau n°33
: Perte de charge admissible dans les différentes tuyauteriesTableau n°34
: Vitesse d"écoulement admissible dans les différentes tuyauteriesTableau n°35
: Vitesses d"écoulement dans la tuyauterie commune d"aspirationTableau n°36
: Vitesses d"écoulement dans la tuyauterie commune de refoulementTableau n°37
: Vitesses d"écoulement dans la tuyauterie commune de liquideTableau n°38
: Vitesses d"écoulement dans la tuyauterie d"aspirationTableau n°39
: Vitesses d"écoulement dans la tuyauterie de liquideTableau n°40
: Caractéristiques de la tuyauterie commune de CF1, CF2 et CF3Tableau n°41
: Caractéristiques de la tuyauterie de CF1Tableau n°42
: Caractéristiques de la tuyauterie de CF2Tableau n°43
: Caractéristiques de la tuyauterie de CF3Tableau n°44
: Caractéristiques de la tuyauterie commune de CF4 & CF5Tableau n°45
: Caractéristique de la tuyauterie de CF4Tableau n°46
: Caractéristiques de la tuyauterie de CF5Tableau n°47
: Caractéristiques de la tuyauterie de CF6Tableau n°48
: Rendement en fonction de la puissance nominale du moteurLISTE DES FIGURES
Figure n°1
: Schéma général de l"installationFigure n°2
: Transfert thermique par conduction sur un corps homogèneFigure n°3
: cycle frigorifiqueFigure n°4
: numérotation des parois des chambres froidesFigure n°5
: Schéma fluidique des chambres froidesFigure n°6
: Schéma de principe de fonctionnement d"un climatiseur Figure n°7 : Schéma de fonctionnement en froid d"un climatiseurFigure n°8 :
Schéma de fonctionnement en chaud d"un climatiseurFigure n°9
: Schéma de principe de fonctionnement d"un système tout air avec sa centrale de traitement d"airFigure n°10 : Schéma de principe de fonctionnement de la climatisation centrale à eau glacée
Figure n°11 : principe de fonctionnement d"un climatiseur WindowFigure n°12
: installation d"un split-system Figure n°13 : différents modes d"évaporateurs pour un même condenseurFigure n°14
: Courbe de J en fonction de kFigure n°15
: quelques outillages du frigoristeFigure n°16
: Montage pour recherche des fuites de fluide frigorigèneFigure n°17
: Courbe de saturationFigure n°18
: montage pour tirage au videFigure n°19
: Montage pour charge en fluide frigorigèneFigure n°20
: Schéma d"un poste à braserFigure n°21
: Soutirage d"huileFigure n°22
: Complément d"huileFigure n°23
: Diagramme de détermination des pannes frigorifiquesLISTE DES ABREVIATIONS
A : coefficient d"absorption de la paroi recevant le rayonnement qui dépend de la couleur et de la nature de la paroi.C : contenance d"une chambre froide [kg]
c : coefficient de correction qui tient compte du temps d"occupation [%]1c : capacité thermique massique moyenne entre 1t et 2t de chaque type de denrée introduite
[kJ/kg.K]2c : capacité thermique massique moyenne entre 2t et 3t de chaque type de denrée introduite
[kJ/kg.K] raC : coefficient de minoration dû à la présence éventuelle d"un rideau d"air d : diamètre de la conduite [m] d e : densité d"entreposage de la denrée [kg/m3] id : diamètre intérieur [m] td : durée moyenne d"ouverture de la porte (aller et retour) [mn/t] e : épaisseur de l"isolant [m]F : facteur solaire du vitrage
Fc : franc comorien
jf : flux journalier de produits [t/j] g : accélération de la pesanteur = 9,81 [m/s 2] H : hauteur intérieure d"une chambre froide [m] H int : humidité relative à l"intérieur de la chambre froide [%] H ext : humidité relative à l"extérieur de la chambre froide [%]h : différence de niveau entre le détendeur thermostatique et la tubulure de sortie du réservoir
de liquide [m] aah : enthalpie de l"air ambiant [kJ/kg] aeh : enthalpie de l"air extérieur [kJ/kg]1h : enthalpie massique en début de compression adiabatique [kJ/kg]
4h : enthalpie massique à l"entrée de l"évaporateur [kJ/kg]
H g : hauteur de gerbage [m] h p : hauteur d"une porte [m] exth/1 : résistance thermique externe [m².K/W] int/1h : résistance thermique interne [m².K/W] i : nombre de personnes opérant dans la chambre froideJ : facteur de rayonnement
k: coefficient de transmission thermique [W/m².K] atk : coefficient de correction à appliquer aux apports effectifs pour tenir compte de l"altitude et du trouble de l"atmosphèretK : facteur de correction pour différentes températures d"évaporation et d"entrée du liquide
dans le détendeur pKD : facteur de correction pour différentes chutes de pression dans le détendeur1k : coefficient de correction à appliquer aux apports effectifs des vitrages pour tenir compte
d"un encadrement métallique du vitrage L : chaleur latente de congélation de la denrée introduite [kJ/kg] l : largeur intérieure d"une chambre froide [m] l eq : longueur équivalente de la tuyauterie considéré [m] lgéo : longueur géométrique de la conduite considérée ; y compris les singularités ; mesurée le
long de l"axe [m] l p : largeur d"une porte [m] m : masse de denrées introduite chaque jour [kg/j] aem : débit massique d"air extérieur [kg/s] mvt : mouvement des denrées dans une chambre froide [%] N : coefficient de correction à appliquer aux apports effectifs pour tenir compte duphénomène d"inertie thermique et l"orientation de la surface vitrée par rapport au flux solaire
incident n : taux de renouvellement d"air journalier n o : nombre d"occupants du local p : profondeur intérieure d"une chambre froide [m] p m : puissance des moteurs des ventilateurs [W]Q : charges thermiques [W]
absQ : puissance absorbée par le compresseur [kW] deQ : charge thermique due aux denrées entrantes [W] dégQ : charge thermique due aux résistances de dégivrage [W] détQ : capacité nominale du détendeur [kW] ecQ : charge thermique due à l"éclairage [W] effQ : charge thermique effective [W] effQ,0 : puissance frigorifique effective [W] iQ : apports de chaleur dus aux infiltrations d"air [W] intQ : charge thermique intermédiaire [W]LoQ : apport du à la chaleur latente [W]
Loq : chaleur latente d"un occupant [W]
mQ : apports de chaleur réels dus aux machines électriques [W] oQ : apports de chaleur réels dus aux occupants [W] opQ : charge thermique due à l"ouverture des portes [W] sQ : apports dus à la chaleur provenant du rayonnement solaire sur les murs [W] sq : chaleur sensible dégagée par un occupant [W]pq : quantité de chaleur dégagée par unité de temps par une personne en activité moyenne
dans une chambre froide [W] peQ : charge thermique due aux personnes [W] reQ : charge thermique due au renouvellement d"air [W] respQ : charge thermique due à la respiration des denrées [W] respq : chaleur de respiration des produits considérés [kJ/t.h] sq : chaleur sensible dégagée par occupant [W] trQ : charge thermique par transmission à travers les parois [W] vq : débit d"air extérieur de renouvellement [m3/h] ventQ : charge thermique due aux moteurs des ventilateurs des évaporateurs [W] int,0Q : puissance frigorifique intermédiaire [W] prévQ,0 : puissance frigorifique prévisionnelle [W] R d : puissance de la résistance de dégivrage [W] er : teneur en humidité de l"air extérieur [kg/kgas] ir : teneur en humidité de l"air intérieur [kg/kgas] S : surface de l"élément considéré [m²] S o : surface de l"ouvrant [m2] T a : température ambiante dans la chambre froide [°C] T e : température extérieure [°C]quotesdbs_dbs35.pdfusesText_40[PDF] TIC : QUELS RISQUES JURIDIQUES POUR L ENTREPRISE? COMMENT LES LIMITER? Présentation 9 Avril 2015
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