- Lien : Exemple de schémas d’installation
- Lien : Calcul de la puissance nécessaire et facteurs de corrections usuels
La conception préliminaire repose sur les informations recueillies lors de l’analyse des besoins et de l’étude de faisabilité. Elle vise à développer une première version du système de refroidissement, incluant le choix des technologies, le dimensionnement des composants principaux, et l’élaboration des schémas de principe.
1. Choix du Système de Refroidissement
Sur la base des analyses précédentes, le choix du type de système de refroidissement est effectué :
- Tour de Refroidissement : Utilisée lorsque de grandes quantités de chaleur doivent être dissipées de manière économique, souvent pour des applications industrielles à grande échelle.
- Échangeur de Chaleur : Adapté pour les applications où le transfert de chaleur entre deux fluides sans mélange est nécessaire, par exemple, refroidissement de fluides de processus par de l’eau ou des réfrigérants.
- Refroidisseur d’Air : Approprié pour les environnements où l’eau est rare ou coûteuse, utilisant l’air comme fluide de refroidissement.
- Chiller (Réfrigérateur) : Utilisé lorsque des températures basses et un contrôle précis de la température sont nécessaires.
2. Dimensionnement des Composants
Calcul des dimensions et des capacités des composants principaux du système de refroidissement :
- Pompes :
- Débit : Calculé en fonction de la charge thermique et de la capacité de refroidissement du fluide. Q=Q˙ρ⋅cp⋅ΔTQ = \frac{\dot{Q}}{\rho \cdot c_p \cdot \Delta T}Q=ρ⋅cp⋅ΔTQ˙ où QQQ est le débit volumétrique (m³/s), Q˙\dot{Q}Q˙ est la charge thermique (W), ρ\rhoρ est la densité du fluide (kg/m³), cpc_pcp est la capacité thermique massique (J/kg·K), et ΔT\Delta TΔT est la différence de température (K).
- Hauteur Manométrique : Calculée en fonction des pertes de charge dans le circuit de refroidissement.
- Ventilateurs (pour les tours de refroidissement et refroidisseurs d’air) :
- Débit d’Air : Déterminé par les besoins en dissipation de chaleur.
- Puissance : Calculée en fonction du débit et de la pression statique requise.
- Échangeurs de Chaleur :
- Surface d’Échange : Calculée en fonction de la charge thermique et des coefficients de transfert de chaleur.
- Tours de Refroidissement :
- Capacité : Basée sur la charge thermique et les conditions climatiques locales.
- Hauteur et Diamètre : Dimensionnés pour optimiser le transfert de chaleur et l’évaporation.
3. Schémas de Principe
Élaboration des schémas de principe pour illustrer l’agencement général du système de refroidissement :
- Schéma de Circulation :
- Illustration des flux de fluide de refroidissement à travers les composants principaux (échangeurs de chaleur, tours de refroidissement, chillers, etc.).
- Identification des points de contrôle et de mesure (débits, températures, pressions).
- Schéma de Distribution Électrique :
- Présentation des connexions électriques pour les pompes, ventilateurs, et autres équipements.
- Indication des dispositifs de commande et de protection (variateurs de fréquence, disjoncteurs, etc.).
- Schéma de Commande et de Régulation :
- Description des systèmes de contrôle automatisé (PLC, DCS) pour réguler les paramètres du système.
- Indication des capteurs (température, pression, débit) et des actionneurs (vannes, pompes, ventilateurs).
La conception préliminaire d’un système de refroidissement industriel constitue une étape cruciale permettant de transformer les besoins identifiés et les options évaluées en une solution technique concrète. Cette phase implique la sélection du type de système de refroidissement le plus adapté, le dimensionnement précis des composants essentiels et l’élaboration de schémas de principe détaillés pour visualiser et planifier l’agencement global du système. Une fois approuvée, cette conception servira de base pour le développement détaillé et la mise en œuvre du système.
En somme, l’ingénierie des fluides industriels est une discipline importante et diversifiée qui joue un rôle clé dans de nombreuses industries. Elle nécessite une expertise technique et une connaissance approfondie des systèmes de circulation des fluides, de la thermodynamique, de la mécanique des fluides, de la régulation et du contrôle des processus, ainsi que de la sécurité.
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