Les compresseurs d'air
3.3.3 Refroidissement
Figure 3.27:
Guidage de l'air de refroidissement sur le compresseur à piston
Figure 3.28:
Radiateur auxiliaire représenté par un radiateur à ailettes à turbulences
Tous les processus de compression génèrent de la chaleur. Le degré d'échauffement dépend de la pression finale du compresseur. Plus cette dernière est élevée, plus la température de compression le sera également.
Le règlement de prévoyance contre les accidents stipule que la température de compression des compresseurs à chambres de compression lubrifiées à l'huile et compression à un étage, présentant une puissance moteur de 20 kW maximum et de 10 bar maximum, peut s'élever à 220°C.
Une température maximale de 200°C est autorisée lorsque les pressions et les puissances moteur sont plus élevées. Dans le cas d'une compression à plusieurs étages et de pressions supérieures à 10 bar, la température de compression finale ne doit pas dépasser 160°C.
La majeure partie de la chaleur de compression doit donc être
évacuée. Des températures d'air comprimé trop élevées représentent un danger, car une faible partie de l'huile utilisée pour le graissage pénètre sous forme d'huile résiduelle dans l'air comprimé lors de la compression. L'air risque donc de s'enflammer. Un incendie dans la conduite ou dans le compresseur serait toutefois le moindre des maux. A partir de certaines températures, le risque d'explosion est particulièrement
élevé, justement dans le cas de l'air comprimé, car, par rapport au volume, il présente une teneur en oxygène beaucoup plus importante que celle de l'air atmosphérique.
Un radiateur intermédiaire ou auxiliaire équipe chaque étage de compresseur pour générer un air comprimé aussi froid que possible.
La quantité de chaleur qu'il faut évacuer par refroidissement dépend du volume d'air et de la pression. Les compresseurs puissants sont équipés de deux ou trois cylindres, voire même davantage. Les cylindres sont montés de manière à être exposés au courant d'air du ventilateur. La surface des cylindres et des têtes de cylindres présente de larges ailettes afin d'optimiser l'évacuation de la chaleur. Le refroidissement intensif et les ailettes du compresseur restent cependant insuffisants pour obtenir une température d'air comprimé aussi faible que possible. L'air comprimé doit être également refroidi dans le radiateur intermédiaire, entre le premier et le deuxième étage, ou dans le radiateur auxiliaire, en aval du deuxième étage. Une compression sur plusieurs étages doit être réalisée si le refroidissement demeure insuffisant.
La prescription VBG 16 § 9 du règlement de prévoyance contre les accidents stipule en Allemagne qu'un refroidissement à 60 ou 80°C doit être obtenu au bout du dernier étage sur les compresseurs à pistons lubrifiés par huile. Une faible température de sortie de l'air comprimé présente l'avantage de fournir un air peu humide. Les composants ajoutés au compresseur (réservoir d'air comprimé, appareils de retraitement de l'air comprimé) peuvent être conçus pour résister à de faibles températures et sont donc meilleur marché. La température de sortie de l'air comprimé est de 10 à 15°C supérieure à l'air ambiant sur les compresseurs à pistons refroidis par air, selon la qualité du compresseur.
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