L’idée de base d’un réfrigérateur est très simple : il utilise l’évaporation d’un liquide pour absorber la chaleur. Vous savez que lorsque vous mettez de l’eau sur votre peau, vous ressentez généralement une sensation de fraîcheur. Lorsque l’eau s’évapore, elle absorbe la chaleur, créant cette sensation de froid. L’alcool à friction donne toujours une sensation encore plus froide car il s’évapore à basse température. Le liquide utilisé dans un réfrigérateur s’évapore à une température plus basse, de sorte qu’il peut créer des températures glaciales à l’intérieur du réfrigérateur. Si vous mettez le réfrigérant (fluide frigorigène) sur votre peau, il gèlera pendant qu’il s’évapore.
Tout réfrigérateur se compose de cinq éléments de base :
Compresseur
tuyaux pour l’échange de chaleur : serpentin ou ensemble de tuyaux fixés à l’extérieur de l’unité
vanne de détente
tuyaux pour l’échange de chaleur : serpentin ou ensemble de tuyaux fixés à l’intérieur de l’appareil
fluide frigorigène : liquide qui s’évapore à l’intérieur de l’appareil pour créer des basses températures.
De nombreuses installations industrielles utilisent de l’ammoniac pur comme réfrigérant. L’ammoniac pur s’évapore à -32º C (27º F).
Le mécanisme de base d’un réfrigérateur fonctionne comme ceci :
Le compresseur comprime le gaz réfrigérant. Cela augmente la pression et la température du réfrigérant (orange), de sorte que les serpentins d’échange thermique externes du réfrigérateur permettent au réfrigérant de dissiper la chaleur due à la pressurisation ;
En refroidissant, le réfrigérant se condense sous forme liquide (violet) et s’écoule à travers la soupape de détente ;
Lorsqu’il traverse le détendeur, le liquide de refroidissement passe de la zone haute pression à la zone basse pression, se dilate et s’évapore (bleu clair) ;
Les serpentins à l’intérieur du réfrigérateur permettent au réfrigérant d’absorber la chaleur, ce qui refroidit l’intérieur du réfrigérateur. Ensuite, le cycle se répète.
Il s’agit pratiquement d’une explication standard – et quelque peu insatisfaisante – du fonctionnement d’un réfrigérateur. Examinons donc plusieurs exemples pour comprendre ce qui se passe réellement.