FR3099818A1 - Dispositif de réfrigération et installation et procédé de refroidissement et/ou de liquéfaction - Google Patents

Dispositif de réfrigération et installation et procédé de refroidissement et/ou de liquéfaction Download PDF

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Abstract

Dispositif de réfrigération à basse température comprenant un circuit de travail (10) formant une boucle et contenant un fluide de travail, le dispositif (1) comprenant un échangeur (8) de refroidissement destiné à extraire de la chaleur à au moins un organe (25) par échange de chaleur avec le fluide de travail, le circuit (10) de travail formant un cycle comprenant en série: un mécanisme (2, 3) de compression, un mécanisme (6) de refroidissement, un mécanisme (7) de détente et un mécanisme (6, 8) de réchauffement, dans lequel, le mécanisme de refroidissement du fluide de travail et le mécanisme de réchauffement comprennent un échangeur de chaleur (6) commun dans lequel le fluide de travail transite à contre-courant dans deux portions de transit distinctes du circuit selon qu'il est refroidi ou réchauffé, le dispositif (1) étant configuré pour assurer un débit massique égal dans lesdites deux portions de transit dans l’échangeur (6) de chaleur commun, le dispositif (1) comprenant une conduite (9) de dérivation d’une des deux portions de transit, ladite conduite (9) de dérivation comprenant une vanne (11) de dérivation qui, lorsqu’elle est ouverte, modifie le débit massique dans l’une des deux portions de transit Figure de l’abrégé : Fig. 2

Description

Dispositif de réfrigération et installation et procédé de refroidissement et/ou de liquéfaction
L’invention concerne un dispositif de réfrigération, une installation et procédé de refroidissement et/ou de liquéfaction utilisant un tel dispositif.
L’invention concerne plus particulièrement un dispositif de réfrigération à basse température, c’est-à-dire à une température comprise entre moins 100 degrés centigrade et moins 273 degrés centigrade, notamment entre moins 100 degrés centigrade et moins 253 degrés centigrade, comprenant un circuit de travail formant une boucle et contenant un fluide de travail, le dispositif comprenant un échangeur de refroidissement destiné à extraire de la chaleur à au moins un organe par échange de chaleur avec le fluide de travail circulant dans le circuit de travail, le circuit de travail formant un cycle comprenant en série: un mécanisme de compression du fluide de travail, un mécanisme de refroidissement du fluide de travail, un mécanisme de détente du fluide de travail et un mécanisme de réchauffement du fluide de travail, dans lequel, le mécanisme de refroidissement du fluide de travail et le mécanisme de réchauffement comprennent un échangeur de chaleur commun dans lequel le fluide de travail transite à contre-courant dans deux portions de transit distinctes du circuit selon qu'il est refroidi ou réchauffé, le dispositif étant configuré pour assurer un débit massique égal dans lesdites deux portions de transit dans l’échangeur de chaleur commun.
L'invention concerne en particulier les réfrigérateurs ou liquéfacteurs cryogéniques, par exemple du type à cycle « Turbo Brayton » ou « refroidisseurs Turbo Brayton » dans lequel un gaz de cycle (hélium, azote, ou autre gaz pur ou mélange) subit un cycle thermodynamique produisant du froid qui peut être transféré à une organe ou un gaz devant être refroidi.
Ces dispositifs sont utilisés dans une grande variété d’application et notamment pour refroidir du gaz naturel d’un réservoir (par exemple dans des bateaux). Le gaz naturel liquéfié est par exemple sous-refroidi pour éviter sa vaporisation ou la partie gazeuse est refroidie en vue de sa reliquéfaction.
Par exemple, un flux de gaz naturel peut être mis en circulation dans un échangeur de chaleur refroidi par le gaz de cycle du réfrigérateur/liquéfacteur.
Le gaz refroidi dans cet échangeur peut contenir des impuretés (tels que…) qui sont susceptibles de se solidifier aux de températures froides atteintes au niveau de l’échangeur. Ceci peut obstruer l’échangeur de chaleur et nuire à l’efficacité de l’installation.
Une solution peut consister à réchauffer activement avec un réchauffeur électrique l’échangeur de chaleur. Ceci est cependant coûteux en énergie et souvent mal adapté aux atmosphères explosives.
Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur relevés ci-dessus.
A cette fin, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu’en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le dispositif comprend une conduite de dérivation d’une des deux portions de transit, ladite conduite de dérivation comprenant une vanne de dérivation qui, lorsqu’elle est ouverte, modifie le débit massique dans l’une des deux portions de transit.
Par ailleurs, des modes de réalisation de l’invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
  • lorsque la vanne de dérivation ouverte modifie le débit massique dans l’une des deux portions de transit pour assurer un débit massique différent dans lesdites deux portions de transit de façon à assurer un réchauffage déterminé ou un refroidissement moindre au niveau de l’échangeur de refroidissement par rapport au fonctionnement du dispositif dans lequel les débits massiques sont identiques dans les deux portions,
  • la conduite de dérivation et la vanne de dérivation sont configurées pour diminuer d’une quantité déterminée le débit massique de fluide de travail prévu pour la portion de transit concernée,
  • la conduite de dérivation et la vanne de dérivation sont configurées pour diminuer de 2% à 30% du débit massique et de préférence de 5% à 15% du débit massique prévu pour la portion de transit concernée,
  • le dispositif comporte une conduite de dérivation formant un bypass de la portion de transit prévue pour le réchauffage du fluide de travail dans l’échangeur de chaleur commun, ladite conduite de dérivation comprenant un extrémité amont raccordée au circuit de travail en amont de l’échangeur de chaleur commun et une extrémité aval raccordée au circuit en aval de l’échangeur de chaleur commun,
  • l’extrémité amont de la conduite de dérivation est reliée au circuit de travail en aval du mécanisme de détente, entre le mécanisme de détente et l’échangeur de chaleur commun, ou en amont du mécanisme de détente, entre l’échangeur de chaleur commun et le mécanisme de détente,
  • l’extrémité aval de la conduite de dérivation est reliée au circuit entre l’échangeur de chaleur commun et le mécanisme de compression ou au sein du mécanisme de compression,
  • le dispositif comporte une conduite de dérivation formant un bypass de la portion de transit prévue pour le refroidissement du fluide de travail dans l’échangeur de chaleur commun., ladite conduite de dérivation comprenant un extrémité amont raccordée au circuit de travail en amont de l’échangeur de chaleur commun et une extrémité aval raccordée au circuit en aval de l’échangeur de chaleur commun,
  • l’extrémité amont de la conduite de dérivation est reliée au circuit de travail entre mécanisme de compression et l’échangeur de chaleur commun ou au sein du mécanisme de compression,
  • l’extrémité aval de la conduite de dérivation est reliée au circuit de travail entre l’échangeur de chaleur commun et le mécanisme de détente ou entre le mécanisme de détente et l’échangeur de chaleur commun,
  • le dispositif comprend un contrôleur électronique relié à la vanne de dérivation, le contrôleur électronique étant configuré pour piloter l’ouverture de la vanne de dérivation pour assurer la montée en température de l’échangeur de chaleur commun selon un profil déterminé et/ou pour limiter vitesse de montée en température de l’échangeur de chaleur commun en dessous un seuil déterminé,
  • le dispositif comprend un capteur mesurant une température représentative de l’échangeur de chaleur commun, le contrôleur électronique étant configuré pour piloter l’ouverture de la vanne de dérivation en fonction de la mesure du capteur mesurant une température représentative de l’échangeur,
  • le mécanisme de compression comprend un ou plusieurs compresseurs et au moins un moteur d’entraînement en rotation du ou des compresseurs la puissance de réfrigération du dispositif étant variable et contrôlée en régulant la vitesse de rotation du ou des moteurs d’entraînement, le contrôleur électronique étant configuré diminuer la puissance de réfrigération du dispositif lorsque la vanne de dérivation est ouverte,
  • la vanne de dérivation est une vanne à ouverture progressive et/ou une vanne de type tout ou rien et autorisant un débit calibré déterminé ou associée à un organe de restriction de débit déterminé.
L’invention concerne également une installation de refroidissement et/ou de liquéfaction d’un flux de fluide, notamment du gaz naturel, comprenant un dispositif de réfrigération selon l’une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous, l’installation comprenant une conduite de circulation dudit flux de fluide à refroidir en échange thermique avec l’échangeur de refroidissement de refroidissement du dispositif de réfrigération, dans lequel dispositif de réfrigération est configuré pour refroidir l’échangeur de refroidissement en vue de refroidir le fluide circulant dans la conduite lorsque la vanne de dérivation est fermée et pour réchauffer l’échangeur de refroidissement en vue d’évacuer d’éventuelles impuretés solidifiée dans ledit échangeur de refroidissement.
L’invention concerne également un procédé de refroidissement et/ou de liquéfaction d’un flux de fluide, notamment du gaz naturel, utilisant une telle installation, le procédé comportant une étape de refroidissement de l’échangeur de refroidissement en vue de refroidir du fluide circulant dans la conduite via le fonctionnement du dispositif de réfrigération sans ouverture de la vanne de dérivation, le procédé comprenant une étape dégivrage et d’évacuation d’impuretés solidifiées dans ledit échangeur de refroidissement au cours de l’étape de refroidissement, l’étape de dégivrage et d’évacuation d’impuretés comprenant un réchauffage l’échangeur de refroidissement via un fonctionnement du dispositif de réfrigération avec une position ouverte de la vanne de dérivation.
L’invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous dans le cadre des revendications.
D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles :
représente une vue schématique et partielle illustrant la structure et le fonctionnement d’un exemple d’installation pouvant mettre en œuvre l’invention,
représente une vue schématique et partielle illustrant la structure et le fonctionnement d’un exemple de réalisation possible de dispositif de réfrigération et/ou de liquéfaction selon l’invention.
L’installation de refroidissement et/ou de liquéfaction de la comprend un dispositif 1 de réfrigération fournissant du froid (une puissance de refroidissement) au niveau d’un l’échangeur 8 de refroidissement. L’installation comprend une conduite 25 de circulation d’un flux de fluide à refroidir mis en échange thermique avec cet échangeur 8 de refroidissement. Par exemple, le fluide est du gaz naturel liquide pompé dans un réservoir 16, puis est refroidi (de préférence hors du réservoir 16) puis renvoyé dans le réservoir 16 (par exemple en pluie dans la phase gazeuse du réservoir 16). Ceci permet de refroidir ou sous-refroidir le contenu et de limiter les phénomènes de vaporisation. Par exemple, le liquide du réservoir 16 est sous refroidi en-dessous de sa température de saturation (baisse de sa température de plusieurs degrés K notamment 5 à 20K et notamment 14K) avant d’être réinjecté dans le réservoir 16. En variante cette réfrigération peut être apportée au gaz de vaporisation du réservoir en vue notamment de sa reliquéfaction.
Le dispositif de réfrigération à basse température comprend un circuit de travail 10 (de préférence fermé) formant une boucle de circulation. Ce circuit 10 de travail contient un fluide de travail (hélium, azote, néon, hydrogène ou autre outre gaz ou mélange approprié (par exemple hélium et argon ou hélium et azote ou hélium et néon ou hélium et azote et néon).
Le circuit 10 de travail forme un cycle comprenant en série: un mécanisme 2, 3 de compression du fluide de travail, un mécanisme 6 de refroidissement du fluide de travail, un mécanisme 7 de détente du fluide de travail et un mécanisme 6, 8 de réchauffement du fluide de travail.
Le dispositif 1 comprend un échangeur de chaleur 8 de refroidissement destiné à extraire de la chaleur à au moins un organe 25 par échange de chaleur avec le fluide de travail circulant dans le circuit 10 de travail.
Les mécanismes de refroidissement et de réchauffage du fluide de travail comprennent classiquement un échangeur 6 de chaleur commun dans lequel le fluide de travail transite à contre-courant dans deux portions de transit distinctes du circuit de travail selon qu'il est refroidi ou réchauffé.
L’échangeur 8 de chaleur de refroidissement est situé par exemple entre le mécanisme 7 de détente et l’échangeur 6 de chaleur commun. Comme illustré, l’échangeur 8 de chaleur de refroidissement peut être un échangeur de chaleur distinct de l’échangeur 6 de chaleur commun. Cependant, en variante cet échangeur de chaleur 8 de chaleur de refroidissement pourrait être constitué d’une portion de l’échangeur 6 de chaleur commun (c’est-à-dire que les deux échangeurs 6, 8 peuvent être monoblocs, c’est-à-dire peuvent avoir des circuits de fluides distincts qui partagent une même structure d’échange).
Ainsi, le fluide de travail qui sort relativement chaud du mécanisme 2, 3 de compression est refroidi dans l’échangeur 6 de chaleur commun avant d’entrer dans le mécanisme de détente 7. Le fluide de travail qui sort relativement froid du mécanisme 7 de compression et de l’échange de chaleur 8 avec le fluide à refroidir est quant à lui refroidi dans l’échangeur 6 de chaleur commun avant de retourner dans le mécanisme de compression 2 3 en vue d’un nouveau cycle.
Classiquement, en mode de fonctionnement normal (le gaz de travail subit le cycle de compression, refroidissement, détente et réchauffage et produit du froid au niveau de l’échangeur 8 de refroidissement), un débit massique égal circule les deux portions de transit dans l’échangeur 6 de chaleur commun (par débit massique égal on désigne un débit égal ou sensiblement égal c’est-à-dire ne différant pas de plus de quelque pourcent). Cette circulation est schématisée par des flèches dans les représentations schématiques et les termes « amont » et « aval » utilisés dans la description font référence à ce sens de circulation du fluide de travail dans le circuit.
Le dispositif comprend une conduite 9 de dérivation d’une des deux portions de transit munie d’une vanne 11 de dérivation. Lorsqu’elle est ouverte cette vanne 11 de dérivation créé un déséquilibre thermodynamique dans le circuit de travail qui se traduit par une production de chaleur et donc un réchauffage déterminé au niveau un échangeur 8 de refroidissement.
Ainsi, comme illustré à la , si en mode de fonctionnement normal un flux de fluide (gaz naturel liquéfié) peut être refroidi dans l’échangeur 8 de refroidissement. Dans le cas où ce fluide contient des impuretés (dioxyde de carbone ou autre) susceptibles de se solidifier lors de leur refroidissement, un bouchon 17 ou une obstruction peut survenir dans l’échangeur 8 de refroidissement.
En ouvrant temporairement la vanne 11 de dérivation, l’échangeur 8 peut ainsi être réchauffé suffisamment pour sublimer ou liquéfier ces impuretés qui sont ainsi facilement évacuées. De préférence, pendant ce réchauffage de dégivrage le flux de fluide à refroidir peut être interrompu (ou réduit).
Le mode de fonctionnement normal (refroidissement) peut être repris en fermant la vanne 11 de dérivation.
Par exemple, la vanne 11 de dérivation est configurée pour diminuer de 2% à 30% du débit massique et de préférence de 5% à 15% du débit massique prévu pour la portion de transit concernée. Par exemple, la vanne 11 de dérivation est une vanne à ouverture progressive et/ou une vanne de type tout ou rien dimensionnée pour autorisant un débit calibré déterminé ou une vanne associée à un organe de restriction de débit déterminé.
Comme représenté en traits continus à la , la conduite 9 de dérivation peut former un bypass de la portion de transit prévue pour le réchauffage du fluide de travail dans l’échangeur 6 de chaleur commun (c’est-à-dire la portion de l’échangeur de chaleur commun qui réchauffe le fluide sortant du mécanisme de compression 2, 3 avant son arrivée dans le mécanisme 7 de détente). Ainsi, la conduite 9 de dérivation possède une extrémité amont raccordée au circuit 10 de travail en amont de l’échangeur 6 de chaleur commun et une extrémité aval raccordée au circuit 10 en aval de l’échangeur 6 de chaleur commun. Dans cet exemple en traits continus, l’extrémité amont de la conduite 9 de dérivation est reliée au circuit 10 de travail en aval du mécanisme de détente 7 et de l’échangeur 8 de refroidissement, entre l’échangeur 8 de refroidissement et l’entrée de l’échangeur 6 de chaleur commun.
L’extrémité aval de cette conduite 9 de dérivation est reliée au circuit 10 de travail entre l’échangeur 6 de chaleur commun et l’entrée du mécanisme 2, 3 de compression.
Bien entendu, cet exemple n’est nullement limitatif. La illustre ainsi en pointillés d’autres variantes de réalisation non limitatives de conduite 9 de dérivation.
Par exemple, l’extrémité amont de la conduite 9 de dérivation peut être raccordée en amont du mécanisme 7 de détente, entre l’échangeur 6 de chaleur commun et le mécanisme 7 de détente entre la sortie de l’échangeur 6 de chaleur commun. L’extrémité aval de la conduite 9 de dérivation peut être raccordée entre l’échangeur 6 de chaleur commun et le mécanisme 2, 3 de compression (voir au sein du mécanisme 2, 3 de compression c’est-à-dire entre deux étages de compression par exemple).
Ces arrangements présentent les avantages suivants : la température du fluide de travail à l’entrée du mécanisme 2, 3 de compression est peu ou pas perturbée par rapport à un cycle normal.
De même, en variante, la conduite 9 de dérivation être configurée pour former un bypass de la portion de transit prévue pour le refroidissement du fluide de travail dans l’échangeur 6 de chaleur commun. Ainsi la conduite 9 de dérivation peut comprendre une extrémité amont raccordée au circuit 10 de travail en amont de l’échangeur 6 de chaleur commun, par exemple entre la sortie du mécanisme 2, 3 de compression et l’échangeur 6 de chaleur commun ou au sein du mécanisme 2, 3 de compression. De même, l’extrémité aval de la conduite 9 de dérivation peut être raccordée au circuit 10 de travail en aval de l’échangeur 6 de chaleur commun, entre l’échangeur 6 de chaleur commun et le mécanisme 7 de détente ou en aval de ce mécanisme 7 de détente, par exemple entre la sortie de l’échangeur 8 de chaleur de refroidissement et l’entrée de l’échangeur 6 de chaleur commun.
Ces arrangements présentent les avantages suivants : la vanne 11 de dérivation est disposé dans la partie chaude du dispositif (à des températures non cryogénique), le flux de fluide de travail admis dans la conduite 9 de dérivation est une pression relativement élevée (en sortie du mécanisme de compression), ceci permet d’utiliser une vanne simple et relativement petite.
Le dispositif peut comprendre un contrôleur 12 électronique raccordé à la vanne 11 de dérivation. Le contrôleur 12 électronique peut comprendre un microprocesseur ou un ordinateur et peut être configuré pour piloter de façon dynamique l’ouverture de la vanne 11 de dérivation pour assurer une montée en température de l’échangeur 6 de chaleur commun selon un profil déterminé et/ou pour limiter vitesse de montée en température de l’échangeur 6 de chaleur commun en dessous un seuil déterminé. Ceci peut permettre d’éviter un réchauffage trop rapide de l’échangeur 6 de chaleur 6 commun et/ou de l’échangeur 8 de refroidissement ce qui est avantageux dans le cas par exemple d’un échangeur à plaque en aluminium.
Pour cela le dispositif 1 peut comprendre comprend au moins un capteur 13 mesurant une température représentative de l’échangeur 6 de chaleur commun transmettant son signal au contrôleur 12 électronique. Le contrôleur 12 électronique peut être configuré pour piloter l’ouverture de la vanne 11 de dérivation (durée et/ou section) en fonction de la mesure de ce capteur 3, par exemple l’ouverture de la vanne 11 peut être asservie à cette mesure de température.
Le mécanisme 2, 3 de compression comprend un ou plusieurs compresseurs et au moins un moteur 14, 15 d’entraînement en rotation du ou des compresseurs 2, 3 la puissance de réfrigération du dispositif étant de préférence variable et contrôlée en régulant la vitesse de rotation du ou des moteurs 14, 15 d’entraînement (vitesse de cycle). De préférence la puissance froide produite par le dispositif 1 peut être adaptée de 0 à 100% d’une puissance nominale ou maximale en changeant la vitesse de rotation du ou des moteurs. Une telle architecture permet de maintenir un rendement élevé sur une large plage de fonctionnement (par exemple 97% de rendement nominal à 50% de la puissance froide nominale).
Bien que le réchauffage momentané (pour dégivrage notamment) de l’échangeur 8 de refroidissement puisse être réalisé à une vitesse de cycle usuelle pour un cycle de refroidissement, de préférence le contrôleur 12 électronique (ou un autre contrôleur électronique dédié) peut être configuré pour diminuer la vitesse du ou des moteurs du dispositif lorsque la vanne 11 de dérivation est ouverte. Par exemple, les moteurs sont ralentis à environ 1 à 60% et notamment 20 à 30% de leur vitesse maximale ou nominale.
Par vitesse nominale ou vitesse maximale d’un moteur on désigne la vitesse maximale que le moteur peut produire dans le cas d’une puissance de réfrigération maximale. Cette vitesse maximale ou nominale est la vitesse maximale conseillée pour le fonctionnement du dispositif 1 de réfrigération et peut le cas échant être inférieure à la vitesse maximale que peut atteindre le moteur intrinsèquement.
Dans les exemples représentés le dispositif de réfrigération comprend deux compresseurs formant deux étages de compression et une turbine de détente. C’est-à-dire que le mécanisme de compression comprend deux compresseurs 2, 3 en série, de préférence du type centrifuge et le mécanisme de détente comprend une unique turbine 7, de préférence centripète. Bien entendu, tout autre nombre et arrangement de compresseur(s) et turbine(s) peut être envisagé, par exemple trois compresseurs et une turbine ou trois compresseurs et deux turbines ou deux compresseurs et deux turbines etc...
Dans les exemples illustrés un échangeur 4, 5 de refroidissement est prévu à la sortie de chaque compresseur (par exemple refroidissement avec de l’eau à température ambiante ou tout autre fluide ou agent de refroidissement). Ceci permet de réaliser une compression isentropique ou isotherme ou sensiblement isotherme. Bien entendu tout autre agencement peut être envisagé (par exemple pas d’échangeur 4, 5 de refroidissement à un ou plusieurs des étages de compression). De même un échangeur de réchauffage peut être prévu ou non en sortie de tout ou partie des turbines 7 de détente pour réaliser une détente isentropique ou isotherme. De préférence également les réchauffage et refroidissement du fluide de travail sont de préférence isobare sans que ceci soit limitatif.
Par exemple, le dispositif 1 comprend deux moteurs 14, 15 à haute vitesse (par exemple 10000 tours par minute ou plusieurs dizaines de milliers de tours par minute) d'entrainement respectifs des deux étages de compression 2, 3. La turbine peut être accouplée au moteur 2 de l'un des étages de compression 2, 3, c'est-à-dire que le dispositif peut posséder une turbine 8 constituant le mécanisme de détente qui est accouplée au moteur 2 d'entraînement d’un étage 2 de compression (le premier notamment).
Ainsi, la puissance de la ou des turbines 7 peut être avantageusement récupérée et utilisée pour réduire la consommation du ou des moteurs. Ainsi, en augmentant la vitesse des moteurs (et donc le débit dans le cycle du gaz de travail), on augmente la puissance de réfrigération produite et donc la consommation électrique du liquéfacteur (et inversement). Les compresseurs 2, 3 et turbine(s) 7 sont de préférence accouplés de façon directe à un arbre de sortie du moteur concerné (sans mécanisme de transmission de mouvement à engrenages).
Les arbres de sortie des moteurs sont de préférence montés sur des paliers de type magnétique ou de type dynamique à gaz. Les paliers sont utilisés pour sustenter les compresseurs et les turbines.
De plus, tout ou partie du dispositif, notamment ses organes froids peuvent être logés dans un carter étanche isolé thermiquement (notamment une enceinte sous vide contenant les pièces froides : échangeur 8 de refroidissement, turbine 7, …et éventuellement l’échangeur de chaleur commun à contre-courant).

Claims (16)

  1. Dispositif de réfrigération à basse température, c’est-à-dire à une température comprise entre moins 100 degrés centigrade et moins 273 degrés centigrade, comprenant un circuit de travail (10) formant une boucle et contenant un fluide de travail, le dispositif (1) comprenant un échangeur (8) de refroidissement destiné à extraire de la chaleur à au moins un organe (25) par échange de chaleur avec le fluide de travail circulant dans le circuit (10) de travail, le circuit (10) de travail formant un cycle comprenant en série: un mécanisme (2, 3) de compression du fluide de travail, un mécanisme (6) de refroidissement du fluide de travail, un mécanisme (7) de détente du fluide de travail et un mécanisme (6, 8) de réchauffement du fluide de travail, dans lequel, le mécanisme de refroidissement du fluide de travail et le mécanisme de réchauffement comprennent un échangeur de chaleur (6) commun dans lequel le fluide de travail transite à contre-courant dans deux portions de transit distinctes du circuit selon qu'il est refroidi ou réchauffé, le dispositif (1) étant configuré pour assurer un débit massique égal dans lesdites deux portions de transit dans l’échangeur (6) de chaleur commun, le dispositif (1) comprenant une conduite (9) de dérivation d’une des deux portions de transit, ladite conduite (9) de dérivation comprenant une vanne (11) de dérivation qui, lorsqu’elle est ouverte, modifie le débit massique dans l’une des deux portions de transit.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne (11) de dérivation ouverte modifie le débit massique dans l’une des deux portions de transit pour assurer un débit massique différent dans lesdites deux portions de transit de façon à assurer un réchauffage déterminé ou un refroidissement moindre au niveau de l’échangeur (8) de refroidissement par rapport au fonctionnement du dispositif dans lequel les débits massiques sont identiques dans les deux portions.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la conduite (9) de dérivation et la vanne (11) de dérivation sont configurées pour diminuer d’une quantité déterminée le débit massique de fluide de travail prévu pour la portion de transit concernée.
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la conduite (9) de dérivation et la vanne (11) de dérivation sont configurées pour diminuer de 2% à 30% du débit massique et de préférence de 5% à 15% du débit massique prévu pour la portion de transit concernée.
  5. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comporte une conduite (9) de dérivation formant un bypass de la portion de transit prévue pour le réchauffage du fluide de travail dans l’échangeur (6) de chaleur commun., ladite conduite (9) de dérivation comprenant un extrémité amont raccordée au circuit (10) de travail en amont de l’échangeur (6) de chaleur commun et une extrémité aval raccordée au circuit (10) en aval de l’échangeur (6) de chaleur commun.
  6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’extrémité amont de la conduite (9) de dérivation est reliée au circuit (10) de travail en aval du mécanisme de détente (7), entre le mécanisme (7) de détente et l’échangeur (6) de chaleur commun, ou en amont du mécanisme (7) de détente, entre l’échangeur (6) de chaleur commun et le mécanisme (7) de détente.
  7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l’extrémité aval de la conduite (9) de dérivation est reliée au circuit (10) entre l’échangeur (6) de chaleur commun et le mécanisme (2, 3) de compression ou au sein du mécanisme (2, 3) de compression.
  8. Dispositif selon l’une quelconque des revendication 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comporte une conduite (9) de dérivation formant un bypass de la portion de transit prévue pour le refroidissement du fluide de travail dans l’échangeur (6) de chaleur commun., ladite conduite (9) de dérivation comprenant un extrémité amont raccordée au circuit (10) de travail en amont de l’échangeur (6) de chaleur commun et une extrémité aval raccordée au circuit (10) en aval de l’échangeur (6) de chaleur commun.
  9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l’extrémité amont de la conduite (9) de dérivation est reliée au circuit (10) de travail entre mécanisme (2, 3) de compression et l’échangeur (6) de chaleur commun ou au sein du mécanisme (2, 3) de compression.
  10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l’extrémité aval de la conduite (9) de dérivation est reliée au circuit (10) de travail entre l’échangeur (6) de chaleur commun et le mécanisme (7) de détente ou entre le mécanisme (7) de détente et l’échangeur (6) de chaleur commun.
  11. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu’il comprend un contrôleur (12) électronique raccordé à la vanne (11) de dérivation, le contrôleur (12) électronique étant configuré pour piloter l’ouverture de la vanne (11) de dérivation pour assurer la montée en température de l’échangeur (6) de chaleur commun selon un profil déterminé et/ou pour limiter vitesse de montée en température de l’échangeur (6) de chaleur commun en dessous un seuil déterminé.
  12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu’il comprend un capteur (13) mesurant une température représentative de l’échangeur (6) de chaleur commun et en ce que le contrôleur (12) électronique est configuré pour piloter l’ouverture de la vanne (11) de dérivation en fonction de la mesure du capteur (3) mesurant une température représentative de l’échangeur (6).
  13. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le mécanisme (2, 3) de compression comprend un ou plusieurs compresseurs et au moins un moteur (4, 5) d’entraînement en rotation du ou des compresseurs (2, 3) la puissance de réfrigération du dispositif étant variable et contrôlée en régulant la vitesse de rotation du ou des moteurs (4, 5) d’entraînement, et en ce que le contrôleur (12) électronique est configuré diminuer la puissance de réfrigération du dispositif lorsque la vanne (11) de dérivation est ouverte.
  14. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la vanne (11) de dérivation est une vanne à ouverture progressive et/ou une vanne de type tout ou rien et autorisant un débit calibré déterminé ou associée à un organe de restriction de débit déterminé.
  15. Installation de refroidissement et/ou de liquéfaction d’un flux de fluide, notamment du gaz naturel, comprenant un dispositif (1) de réfrigération selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, l’installation comprenant une conduite (25) de circulation dudit flux de fluide à refroidir en échange thermique avec l’échangeur (8) de refroidissement du dispositif (1) de réfrigération, dans lequel le dispositif (1) de réfrigération est configuré pour refroidir l’échangeur (8) de refroidissement en vue de refroidir le fluide circulant dans la conduite (25) lorsque la vanne (11) de dérivation est fermée et pour réchauffer l’échangeur (8) de refroidissement en vue d’évacuer d’éventuelles impuretés solidifiée dans ledit échangeur (8) de refroidissement.
  16. Procédé de refroidissement et/ou de liquéfaction d’un flux de fluide, notamment du gaz naturel, utilisant une installation selon la revendication 15, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de refroidissement de l’échangeur (8) de refroidissement en vue de refroidir du fluide circulant dans la conduite (25) via le fonctionnement du dispositif de réfrigération sans ouverture de la vanne (11) de dérivation, le procédé comprenant une étape de dégivrage et d’évacuation d’impuretés solidifiées dans ledit échangeur (8) de refroidissement au cours de l’étape de refroidissement, l’étape de dégivrage et d’évacuation d’impuretés comprenant un réchauffage de l’échangeur (8) de refroidissement via un fonctionnement du dispositif de réfrigération avec un position ouverte de la vanne (11) de dérivation.
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