Refrigerateur

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Refrigerateur

Réfrigérateur

L’intĂ©rieur d’un rĂ©frigĂ©rateur

Un rĂ©frigĂ©rateur est un appareil principalement utilisĂ© en cuisine, avec un compartiment principal maintenant une tempĂ©rature entre 4 Ă  °C et souvent un compartiment pour la congĂ©lation Ă  -18 Â°C appelĂ© congĂ©lateur. Le nom frigidaire, couramment employĂ© comme synonyme de rĂ©frigĂ©rateur, est une dĂ©nomination abusive, Frigidaire Ă©tant une marque dĂ©posĂ©e du groupe Electrolux. En revanche, le frigo du langage familier n'est pas protĂ©gĂ© par la marque.

La frigĂ©ration (du latin frigus, froid) est gĂ©nĂ©ralement le refroidissement d’un corps par le transfert d’une partie de sa chaleur. Les applications peuvent ĂȘtre la conservation, particuliĂšrement de nourriture, l’abaissement de la tempĂ©rature de boissons pour les rendre plus agrĂ©ables Ă  la consommation. Le refroidissement de quelque chose de chaud est souvent fait au moyen de l’air Ă  la tempĂ©rature ambiante. Par exemple, le refroidissement d’un ordinateur se fait en extrayant l’air chaud du boĂźtier au moyen d’un ventilateur.

La fonction d’une machine de rĂ©frigĂ©ration est de prendre de la chaleur du cĂŽtĂ© basse tempĂ©rature et de la rejeter Ă  l’extĂ©rieur, en utilisant une Ă©nergie externe pour conduire le processus. Un rĂ©frigĂ©rateur est une pompe Ă  chaleur gĂ©nĂ©ralement animĂ©e par un moteur Ă©lectrique. Il est Ă©galement possible d’employer les sels eutectiques ou l’adsorption.

La plage de tempĂ©rature ambiante idĂ©ale de fonctionnement du rĂ©frigĂ©rateur dĂ©pend des classes climatiques :

  • N (tempĂ©rĂ©e) 16° C Ă  32 [1]
  • SN (tempĂ©rĂ©e Ă©largie) 10° C Ă  32
  • T (tropicale) 18° C Ă  43
  • SN-T (tropicale Ă©largie) 10° C Ă  43
  • N-T (tempĂ©rĂ© Ă  tropicale) 16° C Ă  43
  • ST (subtropicale) 18° C Ă  38
  • SN-ST (subtropicale Ă©largie) 10° C Ă  38
  • N-ST (tempĂ©rĂ© Ă  subtropicale) 16° C Ă  38

Si la température est fort en dessous de la plage de fonctionnement le moteur peut stopper et si la température est au dessus on observe une inefficacité [2].

Sommaire

Thermodynamique des réfrigérateurs

Schéma de principe d'un circuit frigorifique

Les rĂ©frigĂ©rateurs sont des pompes Ă  chaleur dont la plupart (comme ceux qui Ă©quipent maisons et voitures) utilisent un cycle de changement de phase. Ce procĂ©dĂ© fait tourner un cycle de Carnot pour transfĂ©rer de la chaleur de la partie froide vers la partie chaude, en 4 temps :

1 Evaporation: Le fluide réfrigérant circule dans un échangeur de chaleur (évaporateur) qui se trouve dans l'ambiance à refroidir. Il absorbe de la chaleur au médium (air) pour refroidir celui-ci. En absorbant de la chaleur, le réfrigérant s'évapore (passage de l'état liquide à l'état gazeux).

2 Compression : Le compresseur est la pompe du circuit, qui permet de faire circuler le fluide rĂ©frigĂ©rant. Le compresseur aspire le rĂ©frigĂ©rant Ă  l'Ă©tat vapeur pour le faire circuler vers le condenseur, en augmentant la pression et la tempĂ©rature.

3 Condensation : Le fluide rĂ©frigĂ©rant passe dans un Ă©changeur de chaleur oĂč il va cĂ©der de la chaleur Ă  de l'air, ce qui va lui permettre de se condenser (passage de l'Ă©tat vapeur Ă  l'Ă©tat liquide) pour ĂȘtre rĂ©utilisĂ© au niveau de l'Ă©vaporateur.

4 DĂ©tente : En passant dans le compresseur, le fluide rĂ©frigĂ©rant a vu sa pression augmenter. il convient donc de rabaisser celle-ci, en le faisant circuler au travers d'un orifice trĂšs petit, le dĂ©tendeur, afin de le rĂ©utiliser dans l'Ă©vaporateur.

Il existe aussi un procĂ©dĂ© plus complexe, Ă  deux fluides, ne requĂ©rant pas de compresseur, il est remplacĂ© par une source de chaleur : le rĂ©frigĂ©rateur Ă  absorption de gaz. Ce procĂ©dĂ© est exploitĂ© lorsque l’électricitĂ© ou la force mĂ©canique manque, alors qu’une source de chaleur est disponible (caravanes, frigo solaires, etc.).

Le rĂ©frigĂ©rateur d’Einstein est un type unique de rĂ©frigĂ©rateur co-inventĂ© en 1926 par Albert Einstein et un ancien Ă©tudiant LeĂł SzilĂĄrd. Il ne fut jamais commercialisĂ©, sa trop grande diffĂ©rence conceptuelle avec les rĂ©frigĂ©rateurs existants exigeant des investissements trĂšs lourds, et ses performances compensaient mal l'inconvĂ©nient de son bruit.

L’histoire de la rĂ©frigĂ©ration

Les précurseurs

Avant l’invention des rĂ©frigĂ©rateurs, on stockait la glace dĂ©coupĂ©e l’hiver sur les Ă©tangs dans une glaciĂšre. Il s’agissait d’un trou fermĂ© par un couvercle isolant dans lequel on alternait des couches de paille, ou de sciure de bois, et de glace. Comme l’air froid descend, le trou restait froid et la glace se conservait jusqu’à l’étĂ©.

Des inventeurs tentĂšrent de fabriquer de la glace Ă  la fin du XVIIIe siĂšcle et au dĂ©but du XIXe. Edmond CarrĂ© invente, en 1850, le rĂ©frigĂ©rateur Ă  eau et acide sulfurique.

Mais la premiĂšre vĂ©ritable tentative d’utilisation industrielle de la rĂ©frigĂ©ration date de 1851 : James Harrison, un imprimeur Ă©cossais Ă©migrĂ© en Australie, avait achetĂ© une entreprise de presse. Alors qu’il nettoyait des caractĂšres Ă  l’éther, il remarqua que le liquide refroidissait fortement le mĂ©tal en s’évaporant. L’éther est un liquide Ă  faible point d’ébullition. Harrison eut l’idĂ©e de comprimer l’éther gazeux avec une pompe pour le transformer en liquide, puis de laisser l’éther liquide revenir Ă  l’état gazeux en provoquant un refroidissement. Il mit ce systĂšme en Ɠuvre dans une brasserie australienne oĂč le gaz froid d’éther Ă©tait pompĂ© dans des tuyaux qui circulaient dans le bĂątiment. Harrison utilisa le mĂȘme principe pour fabriquer de la glace en faisant passer dans de l’eau les tuyaux refroidis par l’éther gazeux. Mais il fit faillite en 1860 : la glace naturelle qu’on importait par bateau d’AmĂ©rique restait moins chĂšre.

Le réfrigérateur moderne

Le principe du rĂ©frigĂ©rateur tel que nous connaisons aujourd'hui a Ă©tĂ© inventĂ© en 1876 par Carl von Linde. Mais d’autres inventeurs s’attribuent cette paternitĂ© dont John Stenard le 14 juillet 1891, parce que cette technologie a mis du temps Ă  se dĂ©velopper. Une des premiĂšres utilisations de la rĂ©frigĂ©ration domestique a eu lieu au domaine de Biltmore Ă  Asheville, Caroline du Nord, États-Unis, autour de 1895.

Le premier réfrigérateur fabriqué industriellement est le Domelre, en 1913 par Fred W. Wolf de Chicago.

Le rĂ©frigĂ©rateur Ă  absorption de gaz, qui se refroidit par l’utilisation d’une source de chaleur, a Ă©tĂ© inventĂ© en SuĂšde par Baltzar von Platen en 1922. Plus tard il a Ă©tĂ© fabriquĂ© par Electrolux et Servel. Aujourd’hui il est utilisĂ© dans les maisons qui ne sont pas reliĂ©es au rĂ©seau Ă©lectrique et dans des camping-cars.

Réfrigérateurs domestiques

Ceux-ci se composent gĂ©nĂ©ralement de compartiments de refroidissement et de congĂ©lation et peuvent avoir quatre zones de tempĂ©rature : -18 Â°C ou 0 Â°F (congĂ©lateur), 0 Â°C ou 32 Â°F (viandes), 4 Â°C ou 40 Â°F (rĂ©frigĂ©rateur) et 10 Â°C ou 50 Â°F (lĂ©gumes), pour le stockage des diffĂ©rents types de nourriture. Le volume d’un rĂ©frigĂ©rateur se mesure en litres. Seul le « volume utile Â» (dit aussi « volume net Â») indique la capacitĂ© de stockage, par opposition au « volume brut Â».

Dans les modÚles récents, un affichage à cristaux liquides suggÚre la température à utiliser pour les divers types de nourriture à conserver et montre la date limite de consommation des produits.

Quelques modĂšles incluent un systĂšme pour avertir d’une panne de courant, avec une fonction de mĂ©moire qui alerte l’utilisateur de la coupure en faisant clignoter l’affichage de la tempĂ©rature. En appuyant sur une touche d’information, l’utilisateur est informĂ© de la tempĂ©rature maximale atteinte pendant la panne de courant, et sait si les aliments surgelĂ©s ont Ă©tĂ© dĂ©congelĂ©s ou s’ils risquent d’avoir dĂ©veloppĂ© des bactĂ©ries dangereuses.

Les anciens rĂ©frigĂ©rateurs utilisaient le frĂ©on comme rĂ©frigĂ©rant. Le frĂ©on fait partie de la famille des CFC qui dĂ©truisent la couche d’ozone. AprĂšs la ratification du protocole de MontrĂ©al, ces fluides ont Ă©tĂ© remplacĂ©s par le R134a ou autres (HCFC). Aujourd’hui, la majoritĂ© des fabricants europĂ©ens d’électromĂ©nager ont optĂ© pour l’isobutane (R600a).


Fonctionnement du réfrigérateur domestique

Le rĂ©frigĂ©rateur Ă  compression (domestique) fonctionne selon un principe qui consiste Ă  Ă©vaporer un fluide frigorigĂšne tel que (le CFC, le R12 et le R22) qui se trouve gĂ©nĂ©ralement Ă  basse pression dans un circuit fermĂ©. Cette Ă©vaporation provoque le refroidissement du fluide frigorigĂšne car il s’agit d’une rĂ©action endothermique. Le fluide frigorigĂšne est ensuite Ă  nouveau compressĂ© pour redevenir liquide dans le compresseur, il s'agit d'une rĂ©action exothermique, la chaleur gĂ©nĂ©rĂ©e est Ă©vacuĂ©e Ă  l'arriĂšre du rĂ©frigĂ©rateur. Le fluide frigorigĂšne dĂ©crit un cycle perpĂ©tuel fermĂ©, le fluide est recyclĂ© infiniment.

Autres types de réfrigérateurs

Développement moderne des réfrigérateurs

Le Réfrigérateur écologique

Depuis peu il existe des rĂ©frigĂ©rateurs 100% Ă©cologiques destinĂ©s aux pays en voie de dĂ©veloppement. Un tel rĂ©frigĂ©rateur repose sur le fonctionnement du rĂ©frigĂ©rateur Ă  absorption mais utilise le soleil comme gĂ©nĂ©rateur. Il est intĂ©ressant car il n’utilise que le soleil comme source d’énergie et il ne nĂ©cessite aucun entretient ce qui fait de lui un rĂ©frigĂ©rateur idĂ©al pour le tiers monde, mĂȘme si des modĂšles pour les pays dĂ©veloppĂ©s sont en cours de dĂ©veloppement par l’entreprise « Solaref Â».

Technologies

Les camions frigorifiques

Des camions frigorifiques sont utilisĂ©s pour transporter les denrĂ©es pĂ©rissables, comme, par exemple, les aliments surgelĂ©s, les fruits et les lĂ©gumes, et les produits chimiques sensibles Ă  la tempĂ©rature. La plupart des camions frigorifiques modernes ont des tempĂ©ratures comprises entre -40 et +20 Â°C et ont une charge utile maximum d’environ 24 tonnes (en Europe). Étonnamment, les camions frigorifiques sont plus utilisĂ©s en hiver, quand il y a une demande significative pour transporter des produits chimiques Ă  des tempĂ©ratures relativement Ă©levĂ©es (+10 Ă  +20 Â°C).

Exemples de camions frigorifiques :

  • Traiteurs
  • Fourgons de crĂšme glacĂ©e

Voir aussi

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Voir « rĂ©frigĂ©rateur Â» sur le Wiktionnaire.

Références

Liens externes

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