Les circuits secondaires

Les fiches de dimensionnement des circuits secondaires sont disponibles en Annexe.

3.2.3.1 Circuit (200)

La température du dioxyde de carbone en entrée de section d’essais est réglée au moyen du circuit (200). Il s’agit d’un circuit fermé d’eau industrielle composé :

• d’une chaudière Vulcatherm CH201, d’une puissance utile de 6 kW en chauffage et de 18 kW en refroidissement. Le débit maximum d’eau possible est de 2 m3/h, la température maximale du CO2 en sortie de l’échangeur E1 est de 70 °C environ ;

• d’un vase d’expansion V201 pour compenser la dilatation thermique de l’eau glycolée ; • d’un débitmètre électromagnétique ;

3.2.3.2 Circuit (400)

La source froide (400) permet d’extraire du circuit principal la chaleur nécessaire à la condensation et au refroidissement du dioxyde de carbone. Ce dernier est tout d’abord condensé au niveau de l’échangeur E2, stocké dans le ballon réservoir B1, et enfin sous-refroidi dans l’échangeur E3. Le circuit (400) est un circuit fermé fonctionnant à l’eau industrielle composé :

• des échangeurs E2, E3 et du ballon réservoir B1 (les géométries et caractéristiques de ces éléments sont regroupées dans le Tableau 3-1et le Tableau 3-2) ;

• des vannes pneumatiques de réglage VR401, VR402 et VR403 permettant d’ajuster le débit d’eau industrielle dans les doubles enveloppes ;

• d’une chaudière Vulcatherm CH401, d’une puissance utile de 6 kW en chauffage et de 18 kW en refroidissement dont le rôle est d’assurer la circulation de l’eau industrielle à un débit maximum de 2 m3/h, et d’apporter un surplus de chaleur permettant le fonctionnement en continu du groupe froid Phétep ;

• d’un débitmètre électromagnétique ; • d’un vase d’expansion V401 ;

• d’un échangeur E5 relié au groupe froid de la boucle Phétep. Cette installation frigorifique développe une puissance froide de 10 kW.

La boucle Phétep est une machine frigorifique au R407C d’une puissance froide de 10 kW initialement destinée à l’étude du comportement expérimental des machines frigorifiques. Elle est composée de quatre circuits indépendants :

• le circuit frigorifique au R407C ;

• un circuit ouvert d’eau industrielle servant de source froide pour l’évaporateur du circuit frigorifique ;

• un circuit fermé d’eau de ville utilisé comme source chaude pour le condenseur du circuit frigorifique ;

• un circuit ouvert d’eau industrielle assurant le refroidissement du circuit en eau de ville.

Pour toute information complémentaire concernant la boucle Phétep, il est conseillé de se rapporter à Colasson 2001.

3.2.3.3 Circuit (300)

Le refroidissement des sections d’essais est assuré par une circulation d’eau industrielle fournie par le circuit (300). Il s’agit d’un circuit fermé, composé :

• d’une chaudière Vulcatherm CH 301, assurant un débit maximum de 1,5 m3/h. La température de l’eau en entrée de section d’essais est réglable de 10 °C à 80 °C ;

• d’une vanne pneumatique de réglage VR301 ; • d’un débitmètre électromagnétique ;

• d’un vase d’expansion V301.

3.2.4 L’instrumentation

L’ensemble de l’instrumentation implantée sur la boucle est résumé dans le Tableau 3-3. Les mesures sont acquises par une centrale déportée Fieldpoint FTB1600.

3.2.4.1 Mesure de température

Les températures du circuit CO2 et des circuits secondaires sont évaluées au moyen de

thermocouples de type T de 1mm de diamètre. Chaque thermocouple est entouré d’une gaine d’inox remplie de magnésie afin d’assurer à la fois une isolation électrique et une bonne conductivité thermique. Ces thermocouples ont été étalonnés avec une sonde Rosemount 162-CE, tous les 8 K, dans la gamme désirée et les points obtenus interpolés par des polynômes du second degré. L’écart entre la température indiquée par la sonde et les thermocouples est au plus de 0,1 K dans la gamme d’étalonnage. L’incertitude des thermocouples est estimée à ± 0,15 K, ce qui inclut l’incertitude de la sonde d’étalonnage, l’écart avec le polynôme d’étalonnage et la reproductibilité de la mesure. Lors des acquisitions, il faut ajouter des incertitudes statistiques dues à des fluctuations de nature physique et aux instabilités des paramètres de fonctionnement de la boucle. Ainsi, l’incertitude globale sur les températures est estimée à ± 0,2 K.

Sur les circuits secondaires, les thermocouples sont insérés dans des doigts de gant. Sur le circuit principal au dioxyde de carbone, des raccords à olive en téflon spécialement conçus pour les hautes pressions ont été utilisés.

3.2.4.2 Mesure de pression

Le circuit (100) au CO2 est équipé :

• de deux capteurs de pression absolue de type Keller PA33-100 étalonnés dans la gamme 0-70 bars. Ces capteurs ont une précision égale à ± 0,05 % de l’étendue de mesure, soit une précision globale de ± 0,05 bars ;

• un capteur de pression absolue de type PA33-300 étalonnés dans la gamme 0-155 bars, avec une précision globale de ± 0,15 bars ;

• deux capteurs de pression différentielle Rosemount 3051S munis de cellules de mesure allant respectivement de -620 à 620 mbars et de -2,5 bars à 2,5 bars et étalonnés respectivement sur les gammes 0-200 mbars et 0-1,5 bars.

• les circuits secondaires (200), (300) et (400) sont équipés de débitmètres électromagnétiques de type Wafer-Mag de la société Brooks, étalonnés dans la gamme 0-2000 L/h avec une précision de ± 20 L/h ;

• le circuit principal est équipé d’un débitmètre massique à effet Coriolis Série EliteF025S de marque Micromotion, étalonné sur la gamme 0-70 kg/h avec une précision meilleure que 1 % pour les débits supérieurs à 8 kg/h et de l’ordre de 3% ailleurs.

3.2.4.4 Récapitulatif

Mesure Appareil Gamme Précision

Température circuit secondaire

TC type T, 1 mm de

diamètre 0-80 °C ± 0,2 K étalonné

Température circuit CO2 TC type T, 1 mm de

diamètre 20-70 °C ± 0,2 K étalonné

Pression basse

circuit CO2 Keller PA33-100 30-80 bars ± 0,05 bars étalonné

Pression haute

circuit CO2 Keller PA33-300 30-155 bars ± 0,15 bars étalonné

Perte de pression Rosemount 3051S 0-200 mars ± 0,065 % étalonné

Perte de pression Rosemount 3051S 0-1.5 bars ± 0,065 % étalonné

Débit circuits secondaires Brooks Wafer-Mag

F(S)X-7400 0-2000 l/h ± 1 % étalonné

Débit circuit CO2 Micromotion EliteF025S 0-70 kg/h < 2 % étalonné

Tableau 3-3 : Instrumentation implantée sur BOB.