Mémoire de Projet de Fin d'Etudes

Projet de fin d’études 2015

Mémoire de Projet de Fin d’Études Pour l’Obtention du Titre Du Licence Professionnelle Option : Mécanique marine

Sujet : Bilan frigorifique d’une chambre froide

Entreprise : Omnium Marocain

de Pêche

Réalisé Par : Mohamed ERRAJI Sous la direction de : Monsieur H.AIT EL BATOUL (ISPM) Monsieur Abdelhamid LARABI (OMP)

Année 2014-2015

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Dédicaces Je dédie ce travail à : Nos chers parents, que nulle dédicace ne peut exprimer Nos sincères sentiments, pour leur patience illimitée, leur encouragement contenu, leur aide, en témoignage de mon profond amour et respect pour ses grands sacrifices. Nos chers frères pour leur grand amour et leur soutien qu’ils trouvent ici L’expression de Nos hautes gratitudes. Nos chers amis qui sans leur encouragement ce travail N’aura jamais vu le jour. Et à toute ma famille et à tous ceux que j’aime.

ERRAJI mohamed

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Remerciements

Je remercie tout d’abord, sans fin, notre Dieu Allah pour ses innombrables biens faits. Ensuite, je tiens, au terme de ce travail, d’exprimer par ces quelques lignes de remerciements mes gratitudes envers tous ceux en qui, par leur présence, leur soutien, leur disponibilité et leurs conseils nous avons trouvé courage afin d’accomplir ce travail. En fin, je ne peux achever ce projet sans exprimer mes gratitudes à tous les enseignants de l’institut supérieur des pêches maritime d’Agadir, pour leur dévouement et leur assistance tout au long de cette année. Aussi Je remercie la société d'OMNIUM MAROCAIN DE PECHE FLOTTE de m'avoir accueillie durant ce stage

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Résumé :

Le présent travail s’inscrit dans le cadre de mon projet de fin d’étude réalisé au sien d’Omnium Marocain de Pêche. Ce projet a pour but d’établir le bilan énergétique et thermique d’une chambre froide, après avoir calculé les apports de chaleur concernant ce bilan. Durant mon projet, j’avais pour mission dans un premier temps de cerner le sujet et de délimiter le périmètre du projet. Après une analyse approfondie de la problématique, j’ai élaboré un modèle conceptuel de la solution. La dernière étape a fait l’objet d’établir un bilan frigorifique d’une chambre froide, pour avoir la puissance frigorifique du groupe à installer.

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Liste des figures Figure 1 : histoire d’OMP d’après le journal interne du groupe OMP ……………..….13 Figure 2 : chalutier en mer ……………………………………………….…………….….14 Figure3 : Chantier naval OMP…………………………………..………………………...14 Figure 4 : Chantier naval OMP………………………………………….…………………14 Figure5 : Chantier naval OMP…………………………………………..…………...…….15 Figure6 : le produit IWASHII…………………………………………………………..….16 Figure7 : organigramme du groupe OMP………………………….………………….….17 Figure8 : les chambres froids…………………………………………..……………….….20 Figure9 : les chambres froids………………………………………..………………….….20 Figure10 : Schéma de principe d’une machine biétagée à injection totale………….…..21 Figure11 : Représentation du cycle…………………………………………………….….21 Figure12 : schéma de la centrale……………………………………………………….…..23 Figure13 : les compresseurs de l’installation………………………….……………….….23 Figure14 :les condenseurs, refroidisseur, et bouteille de l’installation……………….….24 Figure15 :séparateur de liquide ………………………………………………………..….24 Figure16 :roubine de l’ammoniac ………………………………………..…………….….24 Figure17 : Les pompes NH3…………………………………………………………….….25 Figure18 :Les pompes NH3………………………………………….………………….….25 Figure19 : les pistions d’un compresseur frigo…………………………………………....25 Figure20 :visite d’un compresseur frigo……………………………………………………25 Figure21 : système de production de froid…………………………………………………27 Figure22 : Cycle de compression de vapeur……………………………………………….28 Figure23 : cycle de compression……………………………………………………………28 Figure24 :cycle de condensation……………………………………………………………29 Figure25 :cycle de détente…………………………………………………………………..29 Figure26 :cycle de vaporisation…………………………………………………………….30 Figure27 : cycle thermodynamique p-H…………………………………………………...31 Figure28 :exemple d’une installation de froid complète………………………………….31

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Liste des tableaux Tableau 1 : la puissance dégagée par personne…………….………..40 Tableau 2 : apports par les parois de la chambre froide ………...…..44 Tableau 3 : apports par les produits de la chambre ……………...…..46 Tableau 4 : récapitulatif des charges thermique …………………….47

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Sommaire Dédicace ………………………………………………………………………...……………..2 Remerciements ………………………………………………………………………...………3 Résumé………………………………………………………………………………………....4 Liste des figures………………………………………………………………………………..5 Liste des tableaux………………………………………………………………………………6 Introduction…………………………………………………………………………………...10 Chapitre I :……………………………………………………………………………………11 présentation de la société d’accueil……………………………………………...12

I.

1. Histoire d’OMP ……………………………….…………..…………………………12 2. Les activités d’OMP ………………………………….………..…………………….13. 2.1.La pêche………………………………………………….…...…………………..13 2.2.Chantier naval …………………………………………………..…….………….14 3. Les objectifs d’OMP …………………………………………………………………15 4. La cellule de recherche applique ……………………………………………..……..16 5. La gamme IWASHII…………………………………………………………………16 6. La spécialisation des activités………………………………………………………..16 7. L’organigramme d’OMP …………………………………………………………….17 II.

Présentation du projet ……………………………………………………………17 1. Définition …………………………………………………………………….17 2. Les démarches ……………………………………………………………….18 3. Objectif……………………………………………………………………….18 4. Cahier des charges techniques ……………………………………………….18

Chapitre II : …………………………………………………………………………………19 1. Centrale froid ………………………………………………………………………...20 1.1.Introduction………………………………………………………………………20 1.2.Central froid………………………………………………………………………20 1.2.1. L’installation bi étagée ………………………………………………….20 1.2.2. Quelque notion sur l’ammoniac (NH3) ………………………………….21 1.2.3. Description de la centrale froide ………………………………………....22 2. les travaux durant la période du stage ……………………………………………….25 2.1.À la centrale froide………………………………………………………………..25 2.2.Au navire de pêche……………………………………………………………….25 Chapitre III : …………………………………………………………………………………26 I.

Généralités sur le froid …………………………………………………………..27 1. Bref historique de la production de froid ……………………………………27

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Projet de fin d’études 2015 2. Système de production de froid ………………………………….…………..27 3. Cycle de compression de vapeur …………………………………………….28 3.1.Compresseur………………………………………………………………28 3.2.Condenseur………………………………………………………………..29 3.3.Détendeur…………………………………………………………………29 3.4.Evaporateur……………………………………………………………….29 3.5.Bilan d’énergie de la machine frigorifique ………………………………30 3.6.Rendement de cycle ……………………………………………..……….30 4. Schéma typique d’une installation frigorifique ……………………..……….31 5. Les différents composants accessoires du cycle frigorifique ………….…….32 6. Isolation des chambres froides …………………………………………….…33 6.1.Généralités sur l’isolation ………………………………………………..33 6.2.Les types d’isolation utilisés ……………………………………………..33 6.3.Les normes d’isolation …………………………………………………...33 Chapitre IV : ……………………………………………………………...…………………..35 I.

Travail préliminaire……………………………………………………………….36

1. Apports de chaleur intervenant dans le bilan frigorifique……………………36 1.1. Les charges externes………………………………………………..…….36 1.2.Les charges internes……………………………………………………....36 II.

réalisation du bilan thermique frigorifique……………………………………….36

1. calcul des charges thermiques externes……………………………………….36 1.1. charges thermique par transmission à travers les parois………………….36 1.2.charges dues au renouvellement d’air…………………………………....37 1.3.charges dues à l’ouverture des portes…………………………………….38 2. calcul des charges thermiques internes……………………………………….39 2.1.charges thermiques internes indépendantes des denrées entreposées……39 2.2. charges thermiques internes dépendantes des denrées entreposées…...41 III.

calcule de la puissance frigorifique…………………………………….…………42

1. détermination des charges thermique externes…………….…………………42 1.1. apports par les parois………………………………….………………….42 1.2.apports par le renouvellement d’air …………………..………………….44 1.3.apports par l’ouverture des portes……………………..…………………45 2. détermination des charges thermiques internes ………………………………45 2.1.apports par l’éclairage……………………………………...…………….45 2.2. apports par les personnes………………………………..…………….45 2.3. apports divers………………………………………………………….45 2.4. apports par la ventilation…………………………………...…………46

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2.5. apports par le dégivrage……………………………………………….46 2.6. apports par les produits………………………………………………..46 3. récapitulatif des charges thermiques………….………………………………46 4. calcul de la charge thermique effective……………….………………………47 . 5. la puissance du groupe à installer…………………………….………………47

6. Conclusion ………………………………………………………….………..48 Conclusion générale…………………………..………………………………………………49 Bibliographie………………………………………………………………………………….50 Webographie………………………………………….………………………………………50 Annexes……………………………………………………………………………………….51

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Introduction Le Maroc fait face à une nouvelle réalité économique. Son adhésion à l’OMC (organisation mondiale du commerce), son entrée en zone de libre- échange avec l’union européenne et ses engagements sur le plan de la protection de l’environnement sont autant de facteurs irréversibles auxquels les industriels marocains doivent s’adapter. Dans ce contexte, les entreprises industrielles doivent établir une stratégie visant la mise à niveau de leur organisation. Cette mise à niveau touche autant les aspects du management et de l’outil de production que la gestion des ressources humaines. La détermination des facteurs de cout de production associée à une bonne comptabilité analytique, nous rappelle que les équipements « dits utilitaires » d’appui à l’outil de production (électricité, chaudière, réseau vapeur, eau, froid, etc…), souvent considérés comme un mal obligé, prennent une importance significative dans la production. La facture énergétique représente une part importante des couts d’exploitation des installations frigorifiques. Par conséquent, la maitrise de la consommation énergétique constitue un about de compétitivité économique non négligeable pour les entreprises dont la production du froid constitue une activité principale et en particulier pour les entrepôts frigorifiques. L’amélioration de l’efficacité énergétique des installations frigorifiques peut également engendrer d’importantes économies d’énergie pour les nombreuses branches de l’industrie qui utilisent le froid dans des procédés de fabrication ou dans le conditionnement des locaux. Par cette plaquette, il s’agit de sensibiliser les responsables d’entreprises aux techniques d’amélioration des performances des équipements de production de froid, et de démontrer que des équipements maintenus en bon état de fonctionnement demeurent efficients et sont un gage de performance de l’outil de production. C’est dans ce cadre que s’inscrit ce présent projet, qui consiste à calculer les charges thermiques d’une chambre froide, a pour but de déterminer la puissance frigorifique du compresseur à mettre en œuvre pour la réfrigération de ces chambres. Le premier chapitre a pour but de présenter la société OMP, notre lieu de stage. Le deuxième chapitre parle de la centrale froide OMP (description de l’installation frigorifique) et les travaux durant la période du stage Le troisième chapitre a pour but d’évaluer le bilan thermique d’une chambre froide commençant par un travail préliminaire, dans lequel on a cité les apports de chaleur concernant le bilan, puis la réalisation de bilan frigorifique pour calculer la puissance nécessaire à installer.

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 Présentation de la société d’accueil

 Présentation du projet

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I. 1.

Présentation de la société d’accueil Historique d’OMP :

Depuis sa création en 1978, l'Omnium Marocain de Pêche (OMP) s'est considérablement investi dans le développement du secteur halieutique national et le renforcement de son assise industrielle. L'Omnium Marocain de Pêche s'est taillé une renommée internationale en maîtrisant les divers métiers liés à la pêche et a édifié, à Tan -Tan Port (Royaume du Maroc), un complexe industriel intégré de valorisation des produits de la mer unique de par ses capacités de production. Le développement industriel du Groupe Omnium Marocain de Pêche a permis la création de 2200 emplois à Tan -Tan et le Groupe ambitionne de pleinement contribuer à l’Initiative Nationale pour le Développement Humain (INDH) à travers la création d’activités génératrices de revenus liées à la commercialisation des produits IWASHII sur l’ensemble du Royaume. Comptant sur toute son expertise industrielle et la maîtrise de la qualité de ses produits, le Groupe Omnium Marocain de Pêche a lancé une gamme variée de produits surgelés sous la marque IWASHII. Le Groupe entend ainsi répondre et contribuer à la volonté du Gouvernement d’augmenter la consommation du poisson de 120 000 Tonnes additionnelles. Ce complexe est parmi les plus importants au monde, a permis de doter la région de l’Atlantique sud d’une base logistique dont 80% des installations sont réputés d’utilisation publique. Devant incomber normalement à l’Etat, ces investissements ont été entièrement vis-à-vis de l’OMP relatifs au paiement des primes et subventions prévues par les divers codes d’investissements en vigueur, le groupe a été en mesure de respecter le remboursement de l’intégrité des emprunts d’investissements contractés. L’OMP est une société anonyme, siégé au port Tan-Tan à 25 km de la ville, elle opère dans le secteur de pêche hauturière et la valorisation des produits. Elle a été créé en 1982 mais ses activités ne se sont mises en œuvre qu’en 1985.

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 Historique d’OMP

Figure 1 : histoire d’OMP d’après le journal interne du groupe OMP

Le siège administratif du groupe OMP se trouve à Casablanca et filiale à TanTan. Ses filiales étaient :  OMP Flotte  OMP Industries

 IWASHII  PHIASUD  ALL APPRO

Les débouchées de l’entreprise OMP sont plusieurs mais les marchés les plus attractif pour l’entreprise sont trois :

 Europe, Afrique, japon

2. Les activités d’OMP : Bilan frigorifique d’une chambre froide

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2.1.

Projet de fin d’études 2015 La pêche :

Figure 2 : chalutier en mer, d’après le site du groupe OMP « www.omp.ma »

Pour répondre aux besoins nationaux et internationaux en matière de pêche le groupe OMP s’est doté d’une importance flotte moderne de navires adaptés aux conditions de pêche le long des côtés sahariens. Afin d’assurer une fraîcheur des produits et un haut standard de qualité, ces bateaux sont équipés pour la congélation immédiate.

2.2 Chantier naval :

Figure 3 : Chantier naval OMP

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Figure 4 : Chantier naval OMP

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Projet de fin d’études 2015 L’OMP a créé un chantier naval moderne doté d’équipements performants afin d’entretenir et de préparer ses propres navires ceux de la flotte hauturière marocain opérant à Tan-Tan ainsi que les bateaux de pêche traditionnelle. Le chantier naval franchira prochainement la construction avale. Figure 5 : Chantier naval OMP

L’OMP offre d’autres services comme :  Les opérations portuaires (manutention de poisson, consignation et transit)  La valorisation des produits qui englobe l’élaboration et congélation, de poisson, les  stockages des produits congelés et production de glace en écailles.  Services au tiers (armement des bateaux, fournitures de matériel de pêche) & Réparation navale (travaux mécaniques et chaudronneries, électriques et électroniques, travaux de carénage).

3. Les objectifs d’OMP De part de la nature de son investissement et sa localisation géographique, l’OMP contribue significative à la réalisation des objectifs assigner au secteur des pêches maritimes.

 La promotion des exportations : L’objectif pour le groupe est de réaliser 100 millions de dollars par an à l’export.

 L’emploi : L’OMP a créé ces huit dernières années près de 2200 emplois, ce nombre est doublé du fait du développement du groupe

Le complexe intégré de Tan-Tan port :  Gestion d’une flotte moderne de 54 chalutiers congélateurs.  Elaboration, congélation et conditionnement de poisson (160 tonnes).  Manutention et stockage des produits de la mer congelés (5000 tonnes).

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Projet de fin d’études 2015    

Recyclage des déchets de poisson en farine et en huiles (150 tonnes/jour). Fabrication de glace en écaille et de caisses et de caisses isothermes. Réparation navales et divers services portuaires aux tiers. Centrale électrique et usine de dessalement d’eau de mer

4. la cellule de recherche appliquée En vue promouvoir une exploitation plus rationnelle de notre patrimoine halieutique, l’Omnium Marocain de Pêche œuvre depuis de nombreuses années au développement du potentiel de la valorisation des ressources marines nationales et a mis en place une cellule de recherche appliquée dotée d’une unité de production pilote, d’un laboratoire de contrôle et d’une cuisine industrielle permettant de tester un large éventail de recettes adaptées aux traditions culinaires marocaines.

5. La gamme IWASHII C’est le fruit des efforts de recherche considérables associant technologie de pointe et savoir-faire marocain. Le procédé de fabrication développé, objet d’un dépôt de brevet d’invention, favorise une extraction optimale de la chair de poisson tout en préservant sa texture naturelle et ses qualités organoleptiques

. Figure 6 : le produit IWASHII « journal interne du groupe OMP »

Les produits IWASHII sont surgelés de manière professionnelle et conservent mieux et plus longtemps leurs qualités nutritionnelles. Depuis la pêche jusqu’au moment de l’achat, les produits IWASHII sont continuellement sous haute surveillance et conservés sans interruption à une température de 2°C minimum tout au long de la chaîne de distribution.

6. La spécialisation des activités d’OMP L’OMP a décidé de s’orienter vers une spécialisation de ses activités par pôles d’expertise et métiers, à savoir :

OMP Flotte : Dédiée à l’activité pêche hauturière.

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OMP Industrie : Plateforme moderne de valorisation et de production des produits de la mer.

Chantier Naval de l’Afrique : Offrant des services d’entretien et réparations des chalutiers congélateurs.

ALLAPPRO : Entité chargée de l’optimisation des approvisionnements du groupe IWASHII : Filiale entièrement dédiée à la commercialisation et distribution des produits surgelés.

7. L’organigramme de l OMP

Figure 7 : organigramme du groupe OMP

II. Présentation du projet 1. Définition Etablir un bilan frigorifique, c’est faire l’inventaire des quantités de chaleur à extraire de l’intérieur d’une chambre froide, pour maintenir la température des produits constante. Les apports de chaleur se font par : • la conduction au travers des parois. • l’introduction des produits à température ambiante extérieure. • la respiration des fruits et légumes. • Le renouvellement d’air. • L’activité des travailleurs.

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Projet de fin d’études 2015 • Le système d’éclairage. • La ventilation mécanique.

2. Les démarches - Collecte des données. - Traitement des données « bilan frigorifique ». - Réalisation des mesures. - Identification des améliorations possible.

3. Objectif • Le calcul des charges thermiques d’une chambre froide a pour objet la détermination de la puissance frigorifique de l’équipement à mettre en œuvre pour la réfrigération de ces chambres. • Evaluer l’état de performance énergétique de chacun des éléments constitutifs du cycle frigorifique et de proposer des actions d’améliorations.

4. Cahier des charges technique Pour faire un bilan frigorifique d’une chambre froide, un cahier des charges ou se trouvent Les données techniques de base et nécessaire pour les calculs. On a 50 chalutiers comme flotte pour la société OMP, chaque navire à 1150 Kg des vivres, fruits et légumes, donc il faut faire une chambre positif pour le stockage, 𝑃 = 50(𝑐ℎ𝑎𝑙𝑢𝑡𝑖𝑒𝑟𝑠) ∗ 1150 𝑘𝑔 (𝑓𝑟𝑢𝑖𝑡𝑠 𝑒𝑡 𝑙é𝑔𝑢𝑚𝑒𝑠)

Donc 𝑃 = 57500 𝑘𝑔

Chaque navire fait une marie d’un mois puis il fait le retour au port pour décharger la capture, et embarque les vivres Le produit à conserver : des fruits et légumes. P= 57.5 tonnes, la température des produits est de 25 °C (température moyenne ambiante). Conditions de l’air à l’intérieur de la chambre : le produit doit être conservé à une température de 6 °C et une hygrométrie de 90%. La chambre froide a un volume de 833 m3 c’est-à-dire des dimensions de (23.8m * 8.75m * 4m). Les murs et le toit de la chambre sont constitués de panneaux sandwichs d’épaisseur de 10 cm et de coefficient d’échange thermique K = 0.27 W/m2.K. En quotidien on fera rentrer 2 tonnes de fruits et légumes. L’introduction des produits se fera avec un chariot muni d’un moteur de 1.2 KW et de la main d’œuvre pendant 2 heures par jour.avec 2 personnes travaillent dans la chambre froide pendent 2 heures chaque jour.

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

Central froid

 Les travaux durant la période de stage

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1.

Centrale froid 1.1. Introduction

L’OMP industries dispose d’installations modernes aux normes HACCP, agréées SEE, pour l’élaboration et le stockage négatif des produits de la mer d’une capacité de traitement de plus de 50.000 tonnes par an :       

8.500 tonnes de capacité de stockage à -25 C surgelés Des unités de traitement et de congélation avec une capacité de 120 tonnes /jour Lignes de production et de conditionnement spécialisées pour surgelés élaborés Une installation de surgélation comprenant divers systèmes de congélation industrielle : 4 tunnels à chariote 2 tunnels à plaque 3 tunnels à spirales pour surgélation en IQF

Figure 8 : les chambres froids

figure 9 : chambre froid

1.2. Centrale froid C’est une installation frigorifique bi étagée, qui utilise l’ammoniac comme fluide frigorigène

1.2.1.

L’installation bi étagée

L’installation bi étagée ou La compression bi étagée consiste à amener le fluide frigorigène de la basse pression à la haute pression à partir de deux compresseurs montés en série ou d’un seul compresseur à deux étages de compression. Rappelons que, lorsque le taux de compression dépasse 8, le rendement volumétrique des compresseurs se dégrade de façon importante. Le transfert de chaleur entre deux niveaux de température éloignés peut être réalisé par des machines économiquement viables si elles sont à compression bi étagée.

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Figure 10 : Schéma de principe d’une machine biétagée à injection totale. a : compresseur BP ; b : réservoir intermédiaire ; c : compresseur HP ; d : condenseur ; e : électrovanne ; f : régleur manuel ; g : régulateur de niveau ; h : détendeur thermostatique ; i : évaporateur.

Figure 11 – Représentation du cycle de fonctionnement de la machine à compression biétagée de la figure 10 sur un diagramme enthalpique.

1.2.2. 

Quelque notion sur l’ammoniac (NH3)

Caractéristiques de l’ammoniac (NH3) Dans des conditions normales de température et de pression (25 °C et 101,3 kPa [1 atm ou 760 mm de Hg]), l’ammoniac se trouve à l’état gazeux. Il est incolore, plus léger que l’air et son odeur est vive.

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

Projet de fin d’études 2015 Propriétés physiques

Principales caractéristiques physiques Formule chimique : NH3 Masse moléculaire : 17,03 Point d’ébullition : - 33,3 °C à la pression atmosphérique Point de fusion : - 77,7 °C Densité de vapeur relative (air = 1) : 0,597 Densité de l’ammoniac liquide à - 33,41 °C : 0,682 g/cm3 Tension de vapeur : 200 kPa à - 18,7 °C 500 kPa à 4,7 °C 1 018 kPa (10,05 atm) à 25 °C 2 000 kPa à 50,1 °C 4 000 kPa à 78,9 °C Limites d’explosibilité en volume dans l’air : limite inférieure : 16 % limite supérieure : 25 % Température d’auto-inflammation : 651 °C Volume de gaz à 25 °C libéré par 1 litre de liquide à - 33,41 °C : 979 litres (facteur d’expansion de l’état liquide à l’état gazeux) Solubilité dans l’eau à 20 °C : 33,1 % en poids Chaleur latente de vaporisation : 327,5 kcal/kg ou 1 371,24 kJ/kg 

Propriétés chimiques

La plupart des métaux ne sont pas attaqués par l’ammoniac anhydre. Cependant, en présence d’humidité, l’ammoniac gazeux ou liquide attaque rapidement le cuivre, le zinc et de nombreux alliages, plus particulièrement les alliages de cuivre. Avec l’or, l’argent et le mercure, l’ammoniac forme des composés explosifs. Certaines matières plastiques ainsi que des élastomères (caoutchouc synthétique et naturel) résistent bien à l’ammoniac anhydre. Cependant, le chlorure de polyvinyle ne résiste pas à l’ammoniac liquide anhydre

1.2.3.

Description de la centrale froide

La centrale compose de 6 les compresseurs frigorifiques à vis, « samifi BABCOCK » série MKACWR 255 

3 compresseurs consiste la premier étage, les compresseurs de basse pression



3 compresseurs consiste la deuxième étage, les compresseurs de haute pression



Le compresseur numéro 4, c’est un compresseur de réserve, qui peut être soit basse ou haute pression

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Figure 12 : schéma de la centrale froid

Figure 13 : les compresseurs de l’installation frigorifique

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Figure 14 : les condenseurs, refroidisseur, et bouteille de l’installation

Figure 15 : séparateur de liquide

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figure 16 : roubine de l’ammoniac

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Figure 17 : Les pompes NH3

2.

Figure 18 : même figure 17

les travaux effectués durant le stage

2.1. À la centrale froide   

Les procédures de mise en marche de l’installation. La surveillance pendant la marche. L’arrêt normal de l’installation.

2.2Au navire de pêche 

La visite des compresseurs frigorifiques, le démontage, la réparation, et le montage. (les compresseurs à piston, GRASSO, série RC9),

Figure 19 : visite d’un compresseur frigo.

Figure 20 : les pistions d’un compresseur frigo

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 Généralités sur le froid

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I.

Généralités sur le froid

On distingue dans le domaine du froid deux domaines distincts : -

La réfrigération qui consiste à produire et maintenir une température inférieure à la température ambiante.

-

La cryophysique, qui la science des propriétés de la matière à très basse température (quelques kelvin).

1. Bref historique de la production de froid -

1857 Ferdinand Carre réalise la première machine frigorifique à compression, la première machine à absorption à fonctionnement continu (1860). Il est également le premier à utiliser l’ammoniaque comme fluide frigorifique.

-

1876 Charles Tellier aménagea le premier navire à cales réfrigérées, qui réussit à transporter sur le trajet Rouen Buenos Aires des viandes conservées en parfait état.

2. Système de production du froid Les systèmes de production de froid se basent, sur des cycles thermodynamique ou processus physique, qui présentent un transfert continu d’énergie thermique d’une zone à basse température à une zone à haute température. La source calorifique à haute température provient d’habitude de l’air ambiant. Tout processus pratique de production de froid implique l’intervention d’un fluide, appelé frigorigène, qui subit des transformations thermodynamique contrôlées au cours d’un cycle défini de fonctionnement. Figure 21 : système de production de froid Nous comprendrons mieux les systèmes de production de froid si nous partons d’une brève analyse thermodynamique de leur comportement. Il convient pour ce faire de traiter le sujet

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Projet de fin d’études 2015 sous un angle purement graphique, à l’aide de diagrammes qui établissent les rapports entre les variables thermodynamique intervenant dans le phénomène. Étant donné que les principaux processus de production de froid se basent sur les cycles thermodynamiques de compression de vapeur et d’absorption, nous allons à procéder à une brève description de ces derniers

3. Cycle de compression de vapeur Une machine frigorifique qui fonctionne selon le cycle de compression de vapeur, comprend quatre éléments fondamentaux décrits sur la figure ci-dessous.

Figure 22 : Cycle de compression de vapeur

3.1. Compresseur

Il comprime, sans pertes thermodynamiques, de la vapeur saturée à basse température et pression (état représenté sur le point 1), ce qui l’amène à un état plus élevé de pression et enthalpie (état 2), au prix d’un travail externe fourni au compresseur par un élément moteur.

Figure 23 : cycle de compression

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3.2. Condenseur

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La vapeur réchauffée venant du compresseur (état 2), traverse le condenseur en passant de l’état de vapeur saturée à l’état de liquide saturée. La température du fluide frigorigène reste toujours supérieure à celle de la source de chaleur, permettant ainsi que dans le condenseur, le frigorigène cède une quantité de chaleur équivalent à la diminution d’enthalpie depuis son entrée sous forme de vapeur réchauffée, jusqu’à sa sortie sous forme de liquide.

Figure 24 : cycle de condensation

3.3. Détendeur Grace à ce dispositif, le liquide sous pression sort du condenseur, se répand immédiatement et conserve ainsi son contenu total en chaleur. Cette transformation isenthalpique produit la vaporisation d’une petite partie du fluide frigorigène et le refroidissement du mélange liquide

Figure 25 : cycle de détente

3.4. Evaporateur

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Projet de fin d’études 2015 Echangeur de chaleur ou le frigorigène liquide succion à une température plus basse que la source froide, prélève de la chaleur au milieu ambiant pour s’évaporer et passer à l’état de vapeur saturée, c’est-à-dire l’état d’entrée au compresseur. Le cercle thermodynamique est ainsi bouclé.

Figure 26 : cycle de vaporisation

3.5. Bilan d’énergie de la machine frigorifique En vertu du premier principe de la thermodynamique, il y a conservation de l’énergie : c.à.d. que la quantité de chaleur rejetée au condenseur qc doit être égale à la chaleur extraite à l’évaporateur q0 et plus le travail Wth consommé pour faire tourner le compresseur. D’où l’équation,

qc=q0 + Wth

Cette équation traduit donc le bilan d’énergie de la machine frigo idéalisée.

3.6. Rendement de cycle On déterminera les avantages d’un système par rapport à une autre en définissant le coefficient de performances ou COP. Ce coefficient est le suivant :

Bilan frigorifique d’une chambre froide

30

Projet de fin d’études 2015

COP=

𝐞𝐧𝐭𝐡𝐚𝐥𝐩𝐢𝐞 (𝟏)−𝒆𝒏𝒕𝒉𝒂𝒍𝒑𝒊𝒆(𝟔) 𝐞𝐧𝐭𝐡𝐚𝐥𝐩𝐢𝐞(𝟐)−𝒆𝒏𝒕𝒉𝒂𝒍𝒑𝒊𝒆(𝟏)

Figure 27 : cycle thermodynamique p-H

Qui équivaut au rapport :

𝒆𝒇𝒇𝒆𝒕 𝒓é𝒇𝒓𝒊𝒈𝒆𝒓𝒂𝒏𝒕 𝐞𝐧𝐭𝐫é𝐞 𝐧𝐞𝐭𝐭𝐞 𝐝𝐞 𝐭𝐫𝐚𝐯𝐚𝐢𝐥

4. Schéma typique d’une installation frigorifique Les cycles frigorifiques basés sur la compression de vapeur emploient une grande variété de fluides frigorigènes qui sont choisis en fonction du champ d’application du système de production de froid car chaque frigorigène possède des propriétés adaptées à une application.

Figure 28 : exemple d’une installation de froid complète

Bilan frigorifique d’une chambre froide

31

Projet de fin d’études 2015

5. les différents composants accessoires du cycle frigorifique

Bouteille accumulatrice

Il permet de compenser les variations de demande de débit du détendeur thermostatique et il permet aussi d’accumuler la totalité du fluide frigorigène en cas de panne.

Voyant du liquide Il sert à indiquer : - l’état du fluide frigorigène dans la conduite liquide de l’installation - la teneur en humidité du fluide frigorigène - le passage dans la conduite de retour allant de la séparation d’huile au compresseur.

Vanne électromagnétique Est une appareille qui réalise l’isolement des circuits fluidiques par une commande électrique.

déshydrateur Il élimine efficacement : - l’humidité : elle est absorbée et emmagasinée. le déshydrateur empêche ainsi la formation de glace au détendeur. - les acides nuisibles : il emmagasine les acides nuisibles se produisant dans le circuit frigorifique empêchant ainsi toute corrosion. - les particules étrangères : ce sont les boues et produits de décomposition de l’huile. Il élimine ces matières grâce à un système de filtrage très poussé de sorte à prévenir des arrêts provoqués par l’obstruction des orifices de vanne, trous d’égalisations ou tubes capillaires.

Thermostat C’est de contrôler la température d’une surface ou d’une ambiance froide avec un différentiel, entre l’enclenchement et coupure, bien déterminé. Ils peuvent être, à l’arrêt ou à départ constant.

Pressostat BP de régulation Il permet d’assurer le fonctionnement automatique de l’installation en fonction de la pression d’évaporation et de réguler la température de l’enceinte refroidie.

Pressostat BP de sécurité

Il permet de mettre le compresseur à l’arrêt en cas des baisses anormales de la pression d’aspiration et de rétablir le fonctionnement lorsque les conditions sont redevenues normales.

Pressostat HP de régulation Il permet d’assurer automatiquement la ventilation du condenseur en fonction des variations de la haute pression.

Pressostat HP de sécurité

Il provoque l’arrêt du compresseur en cas de hausse anormale de la pression de refoulement et de rétablir le fonctionnement lorsque les conditions sont redevenues normales.

Séparateur d’huile Est une appareille monté le plus près possible du compresseur et il assure la séparation d’huile entrainé par les vapeurs chaudes refoulé par le compresseur.

Pressostat différentiel d’huile

Bilan frigorifique d’une chambre froide

32

Projet de fin d’études 2015 Le pressostat différentiel d’huile est un appareil de sécurité permettant de mettre le groupe à l’arrêt chaque fois que la pression d’huile est insuffisante (compresseurs lubrifiés sous pression).

6. Isolation des chambres froides 6.1.

Généralités sur l’isolation

L’isolation permet de diminuer le coût des frigories produites. Les isolants limitent les échanges thermiques entre le milieu extérieur et le milieu intérieur. Une bonne isolation s’impose donc pour les chambres froides afin de réduire les apports thermiques.        

Avoir une faible densité. Avoir une très faible conductivité thermique. Avoir une bonne résistance à la diffusion de la vapeur. Etre imputrescible. Etre résistant, et stable entre certaines limites de température. Etre inflammable. Etre sans action sur le fer ou les matériaux en contact. Etre d’un prix raisonnable.

6.2.

Les types des isolants utilisés

Les principaux matériaux isolants utilisés dans les chambres froides sont les suivants : Mousses

de polyuréthanne Ces mousses rigides sont fabriquées à partir de mélange de polyisocyanates et de polyéthers qui en présence d’argents gonflants donnent naissance à une mousse de matière plastique alvéolaire. Les produits issus des moules de fabrication sont découpés en panneaux et utilisés comme les panneaux de liège ou de polystyrène. Masse volumique : 30/40 kg/ m3. Coefficient de conductibilité : 0.025 w/m.k. Panneaux

« sandwichs »

Les revêtements intérieur et extérieur des panneaux sandwichs à âme isolantes en polyuréthane sont en tôle traitée contre l’oxydation, peinte avec une peinture laquée cuite ou four, ils peuvent être également constitués par des résines polyesters.

6.3.

Les normes d’isolation

Bilan frigorifique d’une chambre froide

33

Projet de fin d’études 2015 L’isolation des chambres froides a une importance capitale sur le fonctionnement général de l’installation. Trop faible, elle facilite l’entrée de chaleur par conduction à travers les parois et l’augmentation du temps de marche du compresseur. L’isolation doit limiter le coefficient global de transmission thermique à 0.27 W/m2.k à travers toutes les parois des chambres froides. • Isolation des parois verticales et du plafond La construction de l’isolation des parois verticales et du plafond sera réalisé à l’aide des parois en sandwich constitué de :  Face extérieur et intérieur en tôle d’acier laqué en blanc, dont les caractéristiques sont - Epaisseur (0.60 mm d’acier + 0.032 mm d’une couche de laque polyester des deux côtés), er = 0.064 mm - Conductivité thermique équivalente (parois acier + laque en polyester), λ = 3.744 W/m.k.  Une âme isolante en maousse de polyuréthane, injectée entre les deux tôles de part et d’autre de la paroi, et possédant une densité de 40 Kg/m3 et une conductivité thermique de 0.028 W/m2.K. • Les panneaux du sol Les panneaux du sol doivent : Avoir une résistance mécanique capable de supporter des charges de stockage et de roulement.  Etre dotés d’un revêtement intérieur au minimum de 20 mm d’épaisseur en contreplaqué et recouvert d’une résine phénolique antidérapante. Avoir une légère pente d’écoulement pour permettre le nettoiement. • Isolation des portes De la même façon que les portes seront des panneaux en sandwich avec les caractéristiques suivantes : Dimensions : 2300 * 2100 mm ou 2300 * 1530 mm Faces intérieurs et extérieures en tôle en acier galvanisée laquée de 0.63 mm, de couleur bleu. Une âme isolante en mousse de polyuréthane, injectée entre les deux tôles de part et d’autre de la paroi, et possédant une densité de 40 Kg/m3 et une conductivité thermique de 0.028 W/m2.K. Des joints d’étanchéité. Un rideau d’air, commandé par un contact de porte, qui évite que lors de l’ouverture des portes, de l’air et sec ne s’échappe pas le bas et que l’air chaud et humide ne pénètre pas le haut. Il sert aussi de barrière anti-insectes car il maintient une pression supérieure à l’air de la chambre froide.

Bilan frigorifique d’une chambre froide

34

Projet de fin d’études 2015

Travail préliminaire

Réalisation du bilan thermique frigorifique

Calcule de la puissance frigorifique

Bilan frigorifique d’une chambre froide

35

Projet de fin d’études 2015 I. Travail préliminaire 1. Apports de chaleur intervenant dans le bilan frigorifique Il s’agit des charges thermiques à prendre en compte pour le bilan frigorifique de l’installation que nous voulons dimensionner. Ces charges se résument en deux composantes : les charges internes et les charges externes.

1.1. Les charges externes

Il s’agit dans notre cas de : les charges dues aux apports de chaleur par transmission à travers l’enveloppe des chambres froides (parois verticales, plancher bas et plancher haut).

les charges dues au renouvellement d’air. les charges dues à l’ouverture des portes. 1.2. les charges internes Les charges internes sont elles-mêmes réparties en deux parties : les charges dépendantes des denrées entreposées et les charges indépendantes des denrées entreposées. Dans notre cas il s’agit de :  les charges thermiques internes indépendantes des produits entreposés :  les charges dues à l’éclairage  les charges dues au personnel  les charges dues aux transpalettes  les charges dues à la chaleur dégagée par le moteur du ventilateur d’évaporateur  les charges thermiques dues aux résistances de dégivrage  les charges thermiques internes dépendantes des denrées entreposées :  les charges dues aux produits entrants  les charges dues à la respiration des produits

II.

réalisation du bilan thermique frigorifique

Méthodologie :

a. déterminer les différentes températures : intérieure (température à maintenir), extérieures (murs, sol, plafond, etc…). b. dresser un inventaire des apports.

c. calculer les différents apports en KJ. d. déterminer le temps de fonctionnement de la machine frigorifique ou le temps de refroidissement nécessaire.

e. calculer la puissance frigorifique à installer. 1. calcul des charges thermiques externes 1.1. Charges thermique par transmission à travers les parois

Bilan frigorifique d’une chambre froide

36

Projet de fin d’études 2015 Pour déterminer cette charge, on détermine d’abord la puissance frigorifique due aux apports à travers les parois. Pour chaque paroi de la chambre, cette puissance est déterminée par la formule : Φtr =(k . S)(Text – Tint) (W) K Text Tint S Avec :

coefficient d’échange thermique global de la paroi considérée Température extérieure Température intérieure Surface de la paroi considérée

K= Rth λ Rsi et Rse e hi et he

1 Rth

=

1 𝑒 𝜆

Rsi+Σ +𝑅𝑠𝑒

=

W/m2.K K K m2

1 1 𝑒 1 +Σ + ℎ𝑖 𝜆 ℎ𝑒 m2.K/W W/m.k m2.K/W m W/m2.k

Résistance thermique total de la paroi Coefficient de conductivité thermique du matériau Résistance superficielle interne et externe Epaisseur du matériau Coefficient de transmission radio-convectif

La charge due aux transmissions à travers les parois est alors déduire par la formule :

Qtr

=

𝟑𝟔𝟎𝟎∗𝟐𝟒∗ 𝚺𝚽𝐭𝐫 𝟏𝟎𝟎𝟎

(kj)

1.2. charges dues au renouvellement d’air Pour des raisons suivantes :  maintenir les denrées en état de fraicheur.  éliminer les odeurs.  éviter une modification de la composition de l’air due à la respiration des produits végétaux et des personnes. Le renouvellement du à l’ouverture des portes est prévu. La quantité d’air neuf admise (par l’ouverture de la porte), doit être refroidie de la température extérieure à la température de la chambre froide et constitue donc une charge thermique. Elle est calculée par :

Q re

V he

=

𝐍∗𝐕∗(𝐡𝐞−𝐡𝐢) 𝐕𝒔𝒑

(kj) m3 KJ/Kg

Volume de la chambre froide vide Enthalpie spécifique de l’air extérieur

Bilan frigorifique d’une chambre froide

37

Projet de fin d’études 2015 KJ/Kg

Enthalpie spécifique de l’air intérieur

hi N

-

Nombre de renouvellement d’air par jour

Vsp

m3/Kg

Volume spécifique de l’air extérieur

Où : - et hi sont déterminées par le diagramme psychrométrique de l’air humide. L’humidité relative de l’air de la chambre froide peut alors être prise égale à 90%. - N : nombre de renouvellement d’air par jour calculé par la formule suivante :

=

N

𝟕𝟎

√𝑽 1.3. charges dues à l’ouverture des portes Le calcul de la charge thermique par l’ouverture des portes passe par la détermination du débit massique d’air circulant par la porte. On donne l’expression permettant de calculer ce débit en Kg/h. mop = (8+0,067*Δθ)*touv * pai * H * Cmin *√[ 𝑯 ∗ (𝟏 −

𝒑𝒂𝒆 𝒑𝐚𝐢

)]

Ou :

Δθ

Ecart de température de l’air entre les 2 coté da la porte

°C

touv

Temps d’ouverture des portes

min/h

Pai

Masse volumique de l’air dans la chambre froide

Kg/m3

Pae

Masse volumique de l’air extérieur

Kg/m3

hai

Enthalpie de l’air dans la chambre froide

KJ/Kg

hae

Enthalpie de l’air extérieur (diagramme de l’air humide

KJ/Kg

L

Largeur de la porte

m

H

Hauteur de la porte

m

Cmin

Coefficient de minoration dû à la présence éventuelle d’un rideau d’air

Dans le cas d’une porte sans rideau Cmin =1 tandis que dans le cas d’une porte avec rideau Cmin=0,25 Détermination du temps d’ouverture des portes

Bilan frigorifique d’une chambre froide

38

Projet de fin d’études 2015

𝐝𝐭∗𝐟𝐣

Touv =

𝟐𝟒

min/h

dt : Durée moyenne d’ouverture des portes pour permettre le des marchandises en minute par tonne.

fj : Flux journalier des marchandises en tonne/jour. Le flux journalier de marchandises se détermine par expérience sur la base de la contenance totale de la chambre froide en Kg. D’où la charge thermique par renouvellement :

Qop= mop * Δh * 24

(Kj)

mop

Débit massique d’air sec entrant

Kg/h

Δh

Différence d’enthalpie (hae-hai )

KJ/Kg

Dans le cas d’une chambre froide n’ayant qu’une seule porte, on calcul uniquement les charges thermiques par renouvellement d’air Qop=0 . Cependant, si la chambre comporte plusieurs portes, il faut calculer cette charge thermique due à l’ouverture.

2. calcul des charges thermiques internes On les classe en deux catégories : les charges thermiques indépendantes des denrées entreposées et les charges thermiques dépendantes des denrées entreposées.

2.1. charges thermiques internes indépendantes des denrées entreposées charges thermiques dues à l’éclairage La charge thermique apportée par les lampes est donnée par :

Qécl = 3,6 * n * P * t

(Kj)

n

Nombre des lampes

P

Puissance installé

W

Temps de marche par jour

h

t

Bilan frigorifique d’une chambre froide

-

39

Projet de fin d’études 2015 charges thermiques dues aux personnes Elle est obtenue par la formule :

Qper= P * n * t * 3,6

(Kj)

n

Nombre des personnes

P

Puissance dégagée par une personne

W

Temps de présence dans la chambre froide

h

t

-

détermination de la puissance dégagée par personne Température de la chambre froide (°C)

Puissance dégagée par une personne (W)

10

210

5

240

0

270

-5

300

-10

330

-15

360 Tableau 1 : la puissance dégagée par personne

charges thermique dues à des machines diverses Ces machines peuvent être diversifiées : transpalette électrique. On a ;

Bilan frigorifique d’une chambre froide

40

Projet de fin d’études 2015

Qmach = P * t * n * 3,6

(Kj)

n

Nombre de matériels roulants d’un type donné

P

Puissance de la machine

W

Temps de fonctionnement par jour

h

t

-

  apports par les ventilateurs Dans les chambres froides les moteurs utilisés pour assurer un brassage et une circulation efficace de l’air au niveau des évaporateurs, dégagent une puissance thermique donnée par :

Qvent = P * t * n * 3,6

(kj)

n

Nombre de ventilateur

-

P

Puissance de ventilateur

W

Temps de fonctionnement par jour

h

t

apports par le dégivrage Dans les chambres froides, il faut prévoir un système de dégivrage pour les évaporateurs pour conserver la bonne puissance frigorifique. Le dégivrage induit des charges thermiques données par :

Qdeg = P * t * 3,6 t

Temps de dégivrage par jour

P

Puissance de dégivrage

(Kj) h W

2.2. charges thermiques internes dépendantes des denrées entreposées apports par les denrées entrants

Bilan frigorifique d’une chambre froide

41

Projet de fin d’études 2015 La quantité de chaleur à extraire des denrées dans le cas d’une chambre froide positive ne représente qu’une certaine quantité de chaleur sensible entre la température d’introduction des produits et la température de la chambre froide correspondant à la température de stockage.

Qden =mden * C * Δθ

(kj)

mden

Masse des produits

C

Capacité thermique des produits

Δθ

Température initiale des produits- température finale

Kg KJ/Kg.K K

apports par la respiration des denrées Les fruits et légumes en particulier dégagent de la chaleur par respiration, elles évoluent en fonction de la température. Donné par la relation suivante :

Qres = m * Cres

(kj)

m

Masse des produits

Tonne

Cres

Chaleur de respiration des produits

KJ/Kg.24h

III. calcule de la puissance frigorifique 1. détermination des charges thermique externes 1.1. apports par les parois Dimensions intérieures de la chambre : - longueur : 23.8 m - largeur : 8.7 m - hauteur : 4 m

Bilan frigorifique d’une chambre froide

42

Projet de fin d’études 2015 - volume : 828.24 m

Φtr = (K . S )(Text – T int )

Qtr

=

3600∗24∗Σϕ𝒕𝒓 1000

(W)

( Kj)

Panneaux sandwich : (données DAGGARD) Epaisseur (mm) Coefficient de transmission surfacique K (W/m2.K)

K=

𝟏

= 𝐑𝐭𝐡

𝟏 𝒆 𝑹𝒔𝒊+𝚺 +𝑹𝒔𝒆 𝝀

=

60

100

150

0.43

0.26

0.17

𝟏 𝟏 𝒆 𝟏 +𝚺 + 𝒉𝒊 𝝀 𝒉𝒆

Application numérique : hi=10W/m2.K et he= 13 W/m2.K e1=0,63 (mm) (épaisseur de l’acier) et e2= 98,74 (mm) (épaisseur de polyuréthanne) 𝝀1=3,744 W/m.K (conductivité de l’acier inoxydable) et (polyuréthanne)

K= Donc

𝝀2= 0,028 W/m.K

𝟏 𝟏 𝟐∗𝟎,𝟔𝟑∗𝟏𝟎−𝟑 𝟗𝟖,𝟕𝟒∗𝟏𝟎−𝟑 𝟏 + + + 𝟏𝟎 𝟑,𝟕𝟒𝟒 𝟎,𝟎𝟐𝟖 𝟏𝟑

K= 0,27 W/m2.K

Bilan frigorifique d’une chambre froide

43

Projet de fin d’études 2015

Coefficient de transmission surfacique K

Mur1 Mur2 Mur3 Mur4 Plafond sol

0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27

surface (m2)

95.2 34.8 95.2 34.8 207.06 207.06

écart de température

28 22 2 22 24 9 Total(W) Conversion en énergie Apports Qtr (Kj)

puissance transmise (W)

719.712 206.712 51.408 206.712 1341.75 503.16 3028.454 *86.4 261658.43

Tableau 2 : apports par les parois de la chambre froide

1.2.

apports par le renouvellement d’air

Qre=

𝐍∗𝐕∗(𝒉𝒆 −𝒉𝒊 ) 𝑽𝒔𝒑

(kj)

caractéristiques de l’air intérieur :Ti=60C et Hr=90% caractéristiques de l’air extérieur : Ti=340C et Hr =40%

V = 828.24 m3

N = 2.43

he= 68.43 KJ/Kgas

Bilan frigorifique d’une chambre froide

hi= 19.12 KJ/Kgas

44

Projet de fin d’études 2015

3

Vsp= 0.889 m /Kg

Qre=111633.8 Kj 1.3. apports par l’ouverture des portes Dans notre cas la chambre considérée comporte une seule porte alors on calcule simplement la charge thermique dues au renouvellement d’air.

Qop = 0

(Kj)

2. détermination des charges thermiques internes 2.1. apports par l’éclairage Qécl=3.6 ∗ 𝑛 ∗ 𝑃 ∗ 𝑡 Application numérique : n = 12

P = 36 W

Qécl=3110.4

t=2h

Kj

2.2. apports par les personnes

Q per =𝑷 ∗ 𝒏 ∗ 𝒕 ∗ 𝟑. 𝟔

(Kj)

Application numérique : n=2

P=240W

t=2h

Q per=𝟑𝟒𝟓𝟔 𝒌𝒋 2.3. apports divers

Qmach=𝑷 ∗ 𝒕 ∗ 𝒏 ∗ 𝟑. 𝟔

(𝒌𝒋)

Application numérique : n=2

P=1200W

t=2h

Bilan frigorifique d’une chambre froide

45

Projet de fin d’études 2015

Qmach=𝟏𝟕𝟐𝟖𝟎

𝒌𝒋

2.4. apports par la ventilation

Qvent=𝑷 ∗ 𝒕 ∗ 𝒏 ∗ 𝟑. 𝟔

(𝒌𝒋)

Application numérique : n=6

P=430W

t=22h

Qvent=𝟐𝟎𝟒𝟑𝟑𝟔 (𝒌𝒋) 2.5. Apports par le dégivrage Dans notre cas le dégivrage des évaporateurs fait avec l’air produit par les ventilateurs, pendant 2h par jour. Alors que l’apport par le dégivrage est nul.

2.6. Apports par les produits - nature du produit : fruits et légumes. - introduction journalière : 2000 Kg - température initiale : 25 °C - température finale : 6 °C

𝑸𝒅𝒆𝒏= 𝒎𝒅𝒆𝒏 ∗ 𝑪 ∗ ∆𝜽 (𝒌𝒋) masse (Kg) produit entrants respiration

2000 2000

chaleur massique 3.98 2.09

𝑸𝒓𝒆𝒔=𝒎∗𝑪𝒓𝒆𝒔 unité (KJ/Kg.K) (KJ/Kg.24h

écart de température (K) 19 apports 𝑄𝑟𝑒𝑠𝑠 (KJ/24h)

(𝒌𝒋)

énergie (KJ) 151240 4180 155420

Tableau 3 : apports par les produits de la chambre

3. récapitulatif des charges thermiques

Bilan frigorifique d’une chambre froide

46

Projet de fin d’études 2015 Composantes 𝑄𝑡𝑟 𝑄𝑟𝑒 𝑄𝑜𝑝 𝑄é𝑐𝑙 𝑄𝑝𝑒𝑟 𝑄𝑚𝑎𝑐ℎ 𝑄𝑣𝑒𝑛 𝑄𝑑𝑒𝑛 𝑄𝑟𝑒𝑠 𝑄𝑑𝑒𝑔

Types d’apport

Valeur (KJ)

Apports par les parois

261658.43

Apport par renouvellement d’air Apports par l’ouverture des portes Apports par l’éclairage Apports par les personnes Apports divers Apports par la ventilation Apports par les denrées Apports par la respiration Apports par le dégivrage

111633.8 0 3110.4 3456 86400 204336 151240 4180 0

Tableau 4 : récapitulatif des charges thermiques

4. calcul de la charge thermique effective La charge thermique effective égale à la somme des charges précédentes, donc :

𝑸𝑻= 𝚺 𝐐 𝑸𝒕= 𝑸𝒕𝒓 + 𝑸𝒓𝒆 + 𝑸𝒐𝒑 + 𝑸é𝒄𝒍 + 𝑸𝒑𝒆𝒓 + 𝑸𝒎𝒂𝒄𝒉 + 𝑸𝒗𝒆𝒏𝒕 + 𝑸𝒅𝒆𝒏 + 𝑸𝒓𝒆𝒔 + 𝑸𝒅𝒆𝒈 Application numérique :

𝑸𝑻= 𝟖𝟐𝟔𝟎𝟏𝟒. 𝟔𝟑

(𝒌𝒋)

5. la puissance du groupe à installer Le temps de fonctionnement du groupe est de 22h par jour. Alors que la puissance du groupe est calculée sous la formule suivante :

∅𝟎 =

𝑸𝒓 𝟑𝟔𝟎𝟎∗𝒕

Application numérique :

∅𝟎 = 𝟏𝟎. 𝟒𝟑

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(𝑲𝑾)

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Projet de fin d’études 2015

Conclusion L’étude thermique a permis de mettre en exergue l’ensemble des charges thermiques susceptibles d’être prises en compte dans les calculs thermiques des chambres froides. Ces charges étant très difficiles à déterminer proprement, il s’avérera nécessaire dans la phase de conception, de faire des hypothèses pour simplifier les calculs propres de ces charges dans le but de connaitre les puissances frigorifiques.

Bilan frigorifique d’une chambre froide

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Projet de fin d’études 2015

Conclusion général Au terme de mon premier stage, que j’ai passé à la société « OMNIUM MAROCAIN DE PECHE FLOTTE », il m’est indispensable de souligner le grand intérêt que m’a apporté cette période non seulement sur le plan pratique mais aussi sur le plan social. Ce stage est, pour moi, un complément pratique de ma formation théorique, car j’ai pu faire le contact avec la vie professionnelle, en plus j’ai acquis beaucoup d’information en matière de connaissances générales Sans oublier de mettre le point sur les relations humaines, la communication et la méthodologie du travail, que j’ai appris à maîtriser pendant ce stage.

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Projet de fin d’études 2015

Bibliographie  gestion rationnel de l’énergie thermique (comment améliorer la performance des équipements de production de froid ?)  Aide-mémoire,Froid industriel , Jean Desmons  calcul des chambres froides ; H-J breidert, éditions Pyc livres  cours de machines frigorifiques (ISPM , Monsieur H.AIT EL BATOUL)

Webographie  http://www.omp.ma  http://www.energieplus-lesite.be  http://www.froid-clim.net1.fr/

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Projet de fin d’études 2015

Annexes ANNEXE 1 : estimation du temps d’ouverture des portes (source : « calcul des chambres froides »

ANNEXE 2: caractéristiques du fluide frigorigène R22

ANNEXE 3 : Coefficient K des panneaux sandwich

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