Le rôle de la cuve tampon dans une installation de froid industriel ou d’eau glacée est d’améliorer la précision de la température en amortissant les irrégularités de température, ce que l’on appelle la bande morte de régulation du groupe froid. La cuve tampon permet de minimiser les variations de température dans le processus en stockant une quantité d’eau froide ou de fluide réfrigérant supplémentaire.
Le calcul du volume de la cuve tampon se fait généralement en prenant en compte les éléments suivants :
- Puissance nécessaire de refroidissement (besoin du processus) : Cette information est obtenue en déterminant la quantité de chaleur que vous devez dissiper pour maintenir la température souhaitée dans votre processus. Elle est généralement fournie par le fabricant de l’équipement ou peut être déterminée à partir d’une étude thermique.
- Puissance du groupe froid : Il s’agit de la capacité de refroidissement du groupe froid ou de l’unité de réfrigération que vous utilisez. Cette information est fournie par le fabricant et indique la quantité de chaleur que le groupe froid est capable de dissiper.
- Temps minimum d’arrêt du circuit frigorifique : C’est la durée minimale pendant laquelle le circuit frigorifique doit rester inactif pour éviter des cycles trop fréquents. Cette valeur est généralement spécifiée par le fabricant du groupe froid et est liée au fonctionnement du régulateur interne pour éviter une surchauffe ou des cycles marche/arrêt trop rapprochés.
En utilisant ces données, vous pouvez calculer le volume de la cuve tampon. La formule générale pour le calcul du volume de la cuve tampon est :
Volume de la cuve tampon = (Puissance nécessaire de refroidissement × Temps minimum d’arrêt du circuit frigorifique) / Puissance du groupe froid * coef de precision (cf tableau)
En tenant compte de ces paramètres, le volume de la cuve tampon doit être dimensionné de manière à absorber les fluctuations de température et à maintenir une température stable dans le processus. Un volume approprié permettra de compenser les variations de température sans provoquer des cycles de fonctionnement trop fréquents du groupe froid.
Il est recommandé de consulter un ingénieur spécialisé en génie thermique ou un professionnel du froid industriel pour effectuer les calculs précis et dimensionner la cuve tampon en fonction de vos besoins spécifiques. Ils pourront prendre en compte les caractéristiques de votre installation, le type de processus et les contraintes opérationnelles pour déterminer le volume optimal de la cuve tampon.
En conclusion, la cuve tampon joue un rôle essentiel dans l’amélioration de la précision de la température dans une installation de froid industriel ou d’eau glacée. En calculant correctement son volume en fonction de la puissance nécessaire de refroidissement, de la puissance du groupe froid et du temps minimum d’arrêt du circuit frigorifique, vous pourrez minimiser les irrégularités de température et assurer un fonctionnement optimal de votre système de refroidissement. N’hésitez pas à faire appel à des professionnels qualifiés pour vous aider dans le dimensionnement de la cuve tampon adaptée à vos besoins.
Pour calculer le volume tampon d’une cuve tampon dans une installation de froid industriel, afin d’améliorer la précision de la température, vous pouvez utiliser le concept de capacité thermique :
Explication des variables :
Process :
- m1 : Débit massique de fluide (en m³/h)
- P1 : Puissance thermique (en kW)
- Cp1 : Capacité thermique du fluide (en kJ/kg·°C
- ΔT1 : Différence de température (en °C) pour le fluide numéro 1 entre l’entée et la sortie du process
- 1.16 : Facteur de conversion pour convertir la puissance thermique en débit massique (unités cohérentes)
- v1 : volume de l’installation process (en m3) (tuyaux + ballon tampon existant + ….)
- ρ1 : Densité du fluide dans la cuve tampon (en kg/m³)
Groupe froid :
- m2 : Débit massique de fluide (en m³/h)
- P2 : Puissance thermique (en kW)
- Cp2 : Capacité thermique du fluide (en kJ/kg·°C
- ΔT2 : Différence de température (en °C) pour le fluide numéro 1 entre l’entée et la sortie du process
- 1.16 : Facteur de conversion pour convertir la puissance thermique en débit massique (unités cohérentes)
- v2 : volume de l’installation process (en m3) (tuyaux + ballon tampon existant + ….)
- ρ2 : Densité du fluide dans la cuve tampon (en kg/m³)
- t : Inter-val entre 2 cycles frigorifiques = t (en s)
Ce calcul est basé sur l’équation fondamentale de la thermodynamique qui repose sur la puissance thermique (P) au débit massique de fluide (m), à la capacité thermique du fluide (Cp) et à la différence de température (ΔT). Le facteur de conversion 1.16 est utilisé pour obtenir le débit massique en m³/h à partir de la puissance thermique.
La capacité thermique d’une cuve tampon est déterminée par sa masse et son matériau de construction. Plus la masse de la cuve est importante, plus sa capacité à absorber l’énergie thermique et à lisser les variations de température est élevée.
Pour calculer le volume tampon de la cuve, vous devez prendre en compte plusieurs facteurs :
- Débit massique du fluide dans le process (m) : Ce paramètre est lié au débit d’entrée et de sortie du fluide dans le process. Il est exprimé en m³/h.
- Puissance thermique du process (P) : C’est la quantité d’énergie thermique transférée dans le process. Elle est exprimée en kW.
- Capacité thermique du fluide dans le process (Cp) : C’est la quantité d’énergie thermique nécessaire pour augmenter la température d’une unité de masse de fluide d’une unité de degré Celsius. Elle est exprimée en kJ/kg·°C.
- Différence de température dans le process (ΔT) : Il s’agit de la variation de température entre l’entrée et la sortie du fluide dans le process. Elle est exprimée en °C.
- Facteur de conversion (1.16) : Ce facteur est utilisé pour convertir la puissance thermique en débit massique, afin d’obtenir une unité cohérente (m³/h).
Volume du tampon (V) = (mx * Cpx * ΔTx * t / 3600) / ( 1,16 * ρx) * 1000 (en litres) * coef de precision (cf tableau)
x étant sur cuve coté process ou coté refroidissement
Il est important de noter que ce calcul est une approximation et qu’il peut varier en fonction des spécificités de votre installation et des conditions de fonctionnement. Il est recommandé de consulter des spécialistes en froid industriel ou notre bureau d’ingénierie pour obtenir des valeurs plus précises et adaptées à votre situation.
Lien : Exemple de schémas d’installation
Lien : Calcul de la puissance nécessaire et facteurs de corrections usuels
Lie0n : Fonctionnement des systèmes de réfrigération
Lien : applications du froid industriel
Lien : Avantages et inconvénients
Lien : En conclusion, le froid industriel est un élément clé de nombreuses industries modernes
Lien : mesure de débit ultrasonique
Lien : Vitesse des fluides dans les tuyauteries
Pour réaliser des économies d’énergie avec les installations d’eau glacée (froid industriel)
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