La réfrigération s’effectue dans un processus continu en quatre étapes avec un côté haute pression et un côté basse pression. Dans le cycle de réfrigération, des liquides à bas point d’ébullition sont utilisés comme réfrigérants primaires. Les propriétés thermodynamiques importantes de ces liquides sont affichées dans le tableau des réfrigérants. Le graphique affiche un tracé de la pression des substances en fonction de la température ainsi que des points de fusion, triples et critiques s’ils se produisent dans la plage de fonctionnement du réfrigérant. En utilisant le tableau, les ingénieurs de conception en réfrigération peuvent choisir le réfrigérant approprié pour le système d’intérêt.
Un réfrigérateur domestique peut démontrer les quatre étapes du cycle de réfrigération. Trois fluides sont impliqués : l’air ambiant, l’air circulant dans le réfrigérateur et le réfrigérant, tous échangeant de la chaleur par contact indirect. Le réfrigérant pénètre dans l’évaporateur, les serpentins à l’arrière du réfrigérateur et absorbe la chaleur de l’air chaud provenant du réfrigérateur, provoquant l’ébullition du réfrigérant; il est ensuite recomprimé et condensé en un liquide à haute pression après avoir libéré de la chaleur dans l’air de la pièce. Le réfrigérant liquide chaud à haute pression passe à travers un détendeur, ce qui provoque une chute soudaine de la pression et de la température. Le réfrigérant liquide froid rentre dans l’évaporateur et le cycle est terminé.
Les propriétés thermodynamiques du réfrigérant peuvent être affichées soit dans un tableau de réfrigérant, soit sous forme de tableau de données. Le tableau est généralement plus utile, car beaucoup plus de réfrigérants peuvent être affichés dans une seule référence visuelle facile. Le graphique du réfrigérant est parfois appelé graphique pression-température ou graphique PT. Un ingénieur peut utiliser le tableau pour rechercher un réfrigérant qui fonctionne à des pressions inférieures afin de réduire la pression nominale requise pour un système particulier. Si les pressions sont trop faibles, cependant, le taux de compression deviendra anormalement élevé, rendant l’étape de compression irréalisable.
Le tableau du réfrigérant affiche la température d’ébullition et la pression du réfrigérant. Il est souhaitable de fonctionner au-dessus de la pression atmosphérique pour éviter les fuites d’humidité et d’air dans le système. Pour ce faire, le point d’ébullition du réfrigérant doit être inférieur au niveau de température du système. Les points de température et de pression critiques sont également tracés sur le graphique du réfrigérant. Le système doit fonctionner bien en dessous des valeurs critiques au-dessus desquelles les phases liquide et gazeuse ont des propriétés identiques.
Un tableau des réfrigérants est disponible auprès des fournisseurs de réfrigérants ou d’équipements de réfrigération. Différents types d’équipements utilisés dans les systèmes de réfrigération, tels que les équipements alternatifs, les unités d’absorption ou les unités à jet de courant, nécessitent des réfrigérants différents. La plupart des références en génie chimique incluent un tableau des réfrigérants. Les utilisateurs peu familiarisés avec les réfrigérants doivent consulter un ingénieur professionnel ou un technicien CVC qualifié avant de remplacer un réfrigérant en raison des préoccupations liées aux équipements à haute pression et aux réglementations environnementales en vigueur concernant les réfrigérants à base d’hydrocarbures chlorés.