Etude Thermodynamique Des Machines Frigorifique

7/25/2019 Etude Thermodynamique Des Machines Frigorifique

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OFPPT

ROYAUME DU MAROC

MODULE N 2: ETUDE THERMODYNAMIQUE DESMACHINES FRIGORIFIQUES

SECTEUR : FROIDETGENIETHERMIQUE

SPECIALITE : FROID COMMERCIAL ET CLIMATISATION

NIVEAU : TECHNICIEN

MAI2003

RESUME THEORIQUE&

GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES

Office de la Formation Professionnelle et de la Promot ion du Travail

DIRECTION RECHERCHE ET INGENIERIE DE FORMATION


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Rsum de Thorie etGuide de travaux pratique

Etude thermodynamique des machines frigorifiques

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Remerciements

La DRIF remercie les personnes qui ont particip ou permis llaboration de ceModule de formation.

Pour la supervision :GHRAIRI RACHID : Chef de projet du Secteur Froid et Gnie Thermique

BOUJNANE MOHAMED : Coordonnateur de C D C du Secteur Froid et GnieThermique lISGTF

Pour llaboration :

Thami KADDARI ISTA Mmora Knitra DR- Nort Ouest 1

Pour la validation

Mr . Abdeli lah MALLAK : Formatrice lISGTF

Mr . Hachemi SAFIH : Formateur l ISGTFMr. Ahmed BOUAFIA : Formateur l ISGTFMr BARZI Ahmed : Formateur lISTA 1 MarrakechMr Hassan BEZZAZ : Formateur l ISTA 1 MarrakechMr Samir BELAID : Formateur lISTA KnitraMr Lahcen TABAT I: Formateur lISTA Knitra

Les utilisateurs de ce document sont invits communiquer la DRIF toutes les remarques etsuggestions afin de les prendre en considrationpour lenrichissement et lamlioration de ceprogramme.

Monsieur Said SLAOUIDRIF


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SOMMAIREPage

Prsentation du module

Rsum de thorie

I. LES CHANGEMENTS D ETAT 6

II. RELATION PRESSION-TEMPERTAURE

III. CIRCUIT FRIGORIFIQUE

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III.1. Compresseur 13III.2. Condenseur 19

III.3. Dtendeur 20III. 4 Lvaporateur

III.5 Circuit frigorifique

Vi.6 DIAGRAMME ENTHALPIQUE

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GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES 35I. TP1 36

Evaluation de fin de module 51

Liste bibliographique 53

Annexes


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MODULE :ETUDE THERMODYNAMIQUE DES MACHINESFRIGORIFIQUES

Dure :75 H

60% : thorique15% : pratique

OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAUDE COMPORTEMENT

COMPORTEMENT ATTENDU

Pour dmontrer sa comptence, le stagiaire doit expliquer le cycle de rfrigration parcompression, selon les conditions, les critres et les prcisions qui suivent.

CONDITION DEVALUATION

A partir de mise en situation

A laide de la documentation technique permise par lenseignant

A partir des consignes donnes par lenseignant.

CRITERES GENERAUX DE PERFORMANCE

Justesse et exactitude des explications concernant les divers phnomnesphysiques du cycle frigorifique.

Exactitude de la location de ces phnomnes lintrieur du cycle frigorifiqueUtilisation approprie de la terminologie.

PRECISIONS SUR LE COMPORTEMENTATTENDU

CRITERES PARTICULIERS DEPERFORMANCE

A- Schmatiser un cycle frigorifique parcompression

B. Reprsenter le cycle frigorifique

par compression

Connaissance exacte des composants debase du circuit frigorifique.

Reprsentation juste du circuit frigorifique

Reprsentation juste du cycle frigorifique dans

le diagramme enthalpiqueC.Expliquer le phnomne dchange

de chaleur relative au cycle frigorifique

D. Expliquer les quatre tapes du cyclefrigorifique

Explication adquate des phnomnes detransfert de chaleur dans un circuitfrigorifique

Explication correcte des phnomnes lisau changement dtat de fluide au niveaudes lments du circuit frigorifique

CHAMP DAPPLICATION DE LA COMPETENCE

Domaines du Froid Commercial et Industriel (rfrigration, conglation)


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OBJECTIFS OPERATIONNELS DE SECOND NIVEAU

Le stagiaire doit matriser les savoir, savoir- faire, savoir percevoir ou savoir- tre,jugs pralables aux apprentissages directement requis pour latteinte de lobjectif depremier niveau tels que:

Avant dapprendre schmatiser le ci rcui t fr igori fique par compression (A) :

1. Dcrire les principaux composants du circuit2. Reprsenter exactement les liaisons entre les composants du circuit.

Avant dapprendre reprsenter le cycle fr igor if ique par compression (B)

3. Reprsenter correctement le cycle frigorifique dans le diagramme enthalpique

Avant dapprendre expliquer le phnomne dchange de chaleur relati f aucycle frigor ifique (C)

4. Expliquer correctement les phnomnes dchange de chaleur

Avant dapprendre expliquer les quatre tapes du cycle fr igor if ique (D)

5. Expliquer correctement les phnomnes lis ltat du fluide frigorifique au niveau ducircuit frigorifique


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PRESENTATION DU MODULE

Le prsent module ETUDE THERMODYNAMIQUE DES MACHINES FRIGORIFIQUES sesitue parmi les modules qualifiants des formations froid industriel et froid commercial et

climatisation.

Ce module porte sur :

- Ltude des transformations thermodynamiques des fluides

frigorignes dun circuit frigorifique compression

-

La matrise du diagramme enthalpique

Le volume thorique est de 60 heures

Le volume pratique est de 15 heures

.


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Module N3: RESUME THEORIQUEETUDE THERMODYNAMIQUE DES MACHINESFRIGORIFIQUES


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I. Les changements d'tat

Dfinit ions : Un corps physique peut prendre 3 tats :Solide, liquide ou gazeux.Chaque passage d'un tat l'autre s'appelle changement d'tat.

La fusion : C'est le passage de l'tat solide l'tat liquide. Ce changementd'tat s'obtient en apportant de la chaleur au corps que l'ondsire faire changer d'tat. Pour l'eau, on dira que la glace fond.

La vaporisation : C'est le passage de l'tat liquide l'tat gazeux. Ce changementd'tat s'obtient en apportant de la chaleur au corps que l'ondsire faire changer d'tat. Pour l'eau, on dira qu'elle bout.

La condensation : C'est le passage de l'tat gazeux l'tat liquide. Pour raliser cechangement d'tat, le corps doit cder de la chaleur.

La solidi fication : C'est le passage de l'tat liquide l'tat solide.Pour raliser cechangement d'tat, le corps doit cder de la chaleur. On dirapour l'eau qu'elle gle.

La sublimation : C'est le passage direct l'tat solide l'tat gazeux sans passerpar l'tat liquide. Pour raliser ce changement d'tat, le corpsdoit prendre de la chaleur au milieu ambiant. ce changementd'tat s'obtient dans des conditions de pression et de

temprature particulires. Le coprs le plus connu qui ralise cechangement d'tat est la naphtaline (boule anti-mtes).

Exemple de l'eau : Si nous partons d'un bloc de glace de 1kg -20C, sous pression atmosphrique, etque nous le chauffons. Nous allons rencontrer plusieurs tapes fondamentales dans latransformation de ce bloc de glace...


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De A B : La temprature de la glace augemente rgulirement pour atteindre 0C. La chaleurapporte et ncessaire cette tape est de 41,8 kJ. C'est de la chaleur sensible (latemprature augmente).En B :

On a un bloc de glace de 1kg 0C.De B C : A 0C, la 1re goutte de liquide apparat et la glace commence fondre. Pendant toutela fonte de la glace, le mlange liquide/solide aura une temprature rigouresementgale 0C. La chaleur apporte est de 335 kJ, c'est de la chaleur latente (latemprature reste constante).En C : On a 1kg d'eau entirement liquide 0C.De C D : La temprature de l'eau s'lve progressivement jusqu' atteindre 100C. Pour ralisercette augmentation de temprature, nous devons apporter 419 kJ. C'est de la chaleur

sensible.En D : On a 1kg d'eau entirement liquide 100C, c'est du liquide satur.De D E :A 100C, comme nous continuons apporter de la chaleur, l'eau se met a bouillir et lapremire molcule de vapeur apparat. C'est le dbut de l'vaporation. La tempraturereste constante pendant tout le changement d'tat. Quand la dernire goutte de liquides'vapore, le changement d'tat sera termin, nous aurons apport 2257 kJ de chaleurlatente.En E :Nous avons 1kg de vapeur 100C, c'est de la vapeur sature.

Aprs E :


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convertir en 1kg de vapeur 100C. Si nous ajoutons les 419 kJ ncessaires pourchauffer 1kg d'eau de 0 100C, on obtient alors 2676 kJ, la teneur en chaleur ou enenthalpie d'1 kg de vapeur sature 100C. (Le point 0 de l'chelle d'enthalpie est fix une temprature de matire de 0C).

Notion de surchauffe :

Si nous ajoutons de la chaleur la vapeur sature sche 100C, il se produit uneaugmentation de temprature appele surchauffe. La chaleur de surchauffe est de lachaleur sensible. pour augmenter 1kg de vapeur sche 100C de 15K, on doit fournir28,3 kJ. L'enthalpie de cette vapeur d'eau 115C est de 2676+28,3=2704,3 kJ.

Notion de sous-refroidissement : De mme si on extrait de la chaleur de l'eau qui vient de se condenser, on la sous-refroidit. Ainsi sous pression atmosphrique, de l'eau 80C est sous-refroidit de 20C.

L'enthalpie de l'eau 80C est de :h = 419-20x419/100 = 335,2 kJ/kg.


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III. Circuit frigor ifique.

Appareils princ ipaux :

Compresseur

Condenseur Dtendeur Evaporateur

3-1.Compresseur

Le compresseur : -pompe aspirante et refoulante- aspire les vapeurs froidesprovenant de lvaporateur( BP) et restitue au refoulement des vapeurscomprimes et surchauffes ( HP).Le fluide a subi une compression polytropique qui a eu pour effet dlever latemprature du fluide refoul.


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Figure 1

Le piston amorce sa course descendante qui cre une dpression dans le cylindre;La pression dans la conduite daspiration amorce le clapet daspiration souvrir.La pression dans la conduite de refoulement maintient le clapet de refoulementferm.

Figure 2Le piston commence sa course ascendante de compression. La pression enmontant dans le cylindre fait fermer le clapet daspiration. Mais la pression dans lecylindre est encore insuffisante pour permettre la leve du clapet de refoulementferm.

Figure 3La pression dans le cylindre a augment jusqu' dpasser lgrement la hautepression. Le clapet de refoulement se soulve et le gaz comprim sechappe dansla conduite de refoulement.

Figure 4Le piston finit sa course ascendante au point mort haut ; on constate quun espace(mort ou nuisible ) rempli de vapeur haute pression reste entre le haut du piston etle fond du cylindre, cet espace nest jamais balay par le piston.

Figure 1Au cours de sa course descendante le clapet daspiration ne souvrira que lorsquela pression dans le piston sera lgrement infrieure celle existant dans laconduite daspiration.


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Vue clate dun compresseur ouvert piston


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Vue clate dun compresseur pis ton ouvert

1. Coussinet du carter2. coussinet du moyeu3. Carter avec coussinet

4. moyeu avec coussinet et joint5. Equerre 1/4 SAE * 1/8 NPT6. Jeu complet de joints7. Tt air avec querre et joints8. Tte eau avec vis complte9. Filtre daspiration10. Bouchon de pousse11. Fond de carter12. Raccord tte eau13. Entretoise vis de vanne14. Carter nu

15. Tte refroidie air16. Tte refroidi eau17. Regard aspiration18. Regard aspiration19. Moyeu nu20. Joint regard daspiration21. Joint de moyeu22. Joint fond de carter23. Joint vanne daspiration et refoulement24. Joint vanne aspiration25. Joint vanne aspiration26. Bielle avec piston en fonte en aluminium27. Bielle avec piston en fonte complets28. Piston alum, avec axe et segments29. Piston en fonte avec axe et segment30. Graisseur droit31. Graisseur gauche32. Rondelle de bielle33. Piston en aluminium34. Piston en fonte35. Axe

36. Rondelle de pousse37. Segment de refoulement38. Vilbrequin39. Bielle en fonte avec vis40. Bielle en aluminium41. Volant 2 gorges A42. Ecrou volant43. Vis tte de bielle44. Plaque porte clapets complte


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3-2.Condenseur

Le rle du condenseur est dvacuer la chaleur absorbe lvaporateur et aucompresseur par le fluide frigorigne. Le fluide extrieur rchauffer est soit delair, soit de leau.

Le type le plus courant est le condenseur tubes ailetts avec un ou plusieursventilateurs hlicodes ou centrifuges. Les tubes sont relies en srie ou en srieparallle entre deux collecteurs, dalimentation en vapeur surchauffe defrigorigne et un collecteur dpart liquide. Le diamtre des tubes varie de 9 16mm, ils sont gnralement en cuivre. Les ailettes en aluminium sont fixes parsertissage sur le tube. Leur pas ( cartement entre deux ailettes) varie de 1 4mm.

Dans les condenseurs, les vapeurs de fluide frigorigne se refroidissent (dsurchauffe)avant lapparition de la premire goutte de liquide (point 3). La condensation seffectuejusqu' la disparition de la dernire bulle de vapeur(point 4).Le fluide liquide peut serefroidir de quelques degrs ( sous refroidissement) avant de quitter le condenseur.


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3-3.Dtendeur

La diffrence de pression entre le condenseur et lvaporateur ncessite dinsrerun dispositif abaisseur de pression dans le circuit. Cest le rle du dtendeur. Le

fluide frigorigne se vaporise partiellement dans le dtendeur pour abaisser satemprature.

3-3-1. Tube capillaire

Cest un tube en cuivre de trs petit diamtre dont la section intrieure est calibre. Salongueur et son diamtre sont fonctions du dbit de fluide frigorigne ncessaire levaporateur. Il est robuste, fiable, necessiste aucun rglage. Ce type de dtendeur estutilise dans les installations de faible puissance pour lesquels la charge calorifique variepeu.A larrt du compresseur, les pressions sgalisent ce qui facilite son dmarrage. Letube capillaire exclu la possibilit de limplantation dune rserve de fluide frigorigneliquide entre le condenseur et lui-mme.

3-3-2. Dtendeur thermostatique

Rappelons que la surchauffe correspond la diffrence de temprature existant entreles vapeurs sortant de lvaporateur et la temprature dvaporation.Le dtendeur thermostatique, organe de dtente automatique, rgle linjection de liquidefrigorigne de faon maintenir constante la surchauffe des vapeurs sortant delevaporateur. Un dtendeur thermostatique est quipe dun corps de vanne muni dunorifice fixe et dun pointeau mobile. La position du pointeau est contrle a partir dunensemble compose dun soufflet, dun train thermostatique et de ressort de rglage.Dun cote du soufflet rgne la pression dvaporation, de lautre cote du soufflet rgnela pression liquide-vapeur du capillaire correspondant la temprature du bulbe du train

thermostatique. Le train thermostatique est lensemble bulbe-capillaire, soufflet. A l'interieur le fluide est ltat liquide-vapeur. Le bulbe est fixe la sortie de lvaporateur


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et contrle la temprature des vapeurs surchauffes sortant de lvaporateur. Lapression rgnant lintrieur du train thermostatique est fonction de sa temprature dubulbe.En cas de diminution de la charge thermique de lvaporateur, la temprature du bulbeva diminuer, entranant ainsi la fermeture du pointeau du dtendeur jusqu' obtention

nouveau de la mme surchauffe des vapeurs.En cas daugmentation de la charge thermique de lvaporateur, la temprature dubulbe va augmenter, entranant ainsi louverture du pointeau du dtendeur jusqu'obtention nouveau de la mme surchauffe des vapeurs. Les dtendeursthermostatiques sont quipes dun ressort dont la force dappui sur le soufflet estrglable, ce qui permet de rgler la surchauffe.Il existe deus classes de dtendeurs thermostatiques :

Dtendeur thermostatique galisation interne de pression. Dtendeur thermostatique galisation externe de pression


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IV-Le diagramme enthalpique

Le diagramme enthalpique permet de suivre l'volution de la pression , de la

temprature , de enthalpie, de l'entropie, du volume massique , du mlange liquide-vapeur d'un fluide frigorigne dans un systme frigorifique.Il existe un diagramme enthalpique pour chaque fluide frigorigne.Sur le diagramme enthalpique , on peut suivre les diffrents changement d'tat dufluide.

Prsentation gnrale :

Le diagramme est dlimit en abscisse par l'chelle des enthalpies et en ordonnepar l'chelle des pressions.Les courbes de saturation se rejoignent au point critique et divisent le diagramme entrois partie :

- zone de liquide sous-refroidi- zone de mlange liquide +vapeur- zone de vapeur surchauffeCes trois zones correspondent aux diffrents tats du fluide frigorigne dans unsystme frigorifique.Au dessus, du point critique un changement d'tat n'est plus possible.

Evolution des diffrents paramtres :La pression

L'chelle des pressions volue paralllement l'axe des enthalpies. Unetransformation qui s'effectue pression constante est une transformation ISOBARE.


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Pression en A = Pression en B = Pression en C = 5 bar absolusSymbole de la pression : P ; Unit de la pression : bar


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L'enthalpie

L'chelle des enthalpies volue paralllement l'axe des pressions. L'enthalpie

reprsente l'nergie totale emmagasine par 1 kg de fluide frigorigne pour unepression et une temprature donne. Une transformation qui s'effectue enthalpieconstante est une transformation ISENTHALPE.

enthalpie en A = enthalpie en B = 200 kJ/kgSymbole de l'enthalpie : h ; Unit de l'enthalpie : kJ / kg


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La temprature

Dans la zone de mlange liquide + vapeur , la temprature et la pression sont lies

(relation Pression / Temprature). Dans les autres zones la temprature et lapression ne sont pas lies. Une transformation qui s'effectue temprature constanteest une transformation ISOTHERME.

temprature en A = temprature en B = temprature en C = + 20 CSymbole de la temprature : ; Unit de temprature : C


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Le volume massique

Le volume massique reprsente le volume occup par 1 kilogramme de fluide

frigorigne. Une transformation qui s'effectue volume massique constant est unetransformation ISOCHORE.

volume massique en A = volume massique en B = 0,2037 m/kgSymbole du volume massique : v" ; Unit du volume massique : m / kg


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L'entropie

L' entropie reprsente l'nergie interne emmagasine par 1 kg de fluide frigorigneet par Kelvin. Une transformation qui s'effectue entropie constante est une

transformation ISENTROPE.

entropie en A = 1,701 kJ / kg.KSymbole de l'entropie : s ; Unit de l'entropie : kJ / kg.K


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Le titre

Le titre reprsente le pourcentage de vapeur par rapport au liquide. Si le titre reste

constant, on parle de ISOTITRE.

titre en A = 0,1 ( 10 % de vapeur et 90 % de liquide )


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Module : GUIDE DES TRAVAUX PRATIQUES

ETUDE THERMODYNAMIQUE DES MACHINESFRIGORIFIQUES


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I. TP 1 : intitul du TP

Etude thermodynamique dune machine frigorifique

I.1. Objectif (s) vis(s) :

Le stagiaire doit matriser la mesure des pressions et des tempratures des points

de fonctionnement dune machine frigorifique et tracer sur le diagramme

enthalpique le cycle dune machine frigorifique.

-

I.2. Dure du TP:

10heurs

I.3. Matriel (quipement et matire duvre) par quipe :a) Equipement :

- Banc didactique du cycle gnral de rfrigration.

- Groupe manomtrique basse pression, haute pression.

- Thermomtre digitale avec sonde.

I.4. Description du TP :

Etude thermodynamique des machines frigorifiques consiste mesurer les paramtres

de fonctionnement suivant le schma ci-dessus et de tracer le diagramme enthalpique.

I.5.Droulement du TP

Mesurer les pressions basse et haute

Mesurer les tempratures des points de fonctionnement suivant le schma ci-

dessus. Tracer sur le diagramme enthalpique le cycle frigorifique

En exploitant le cycle frigorifique, faire le bilan enthalpique.


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Un systme frigorifique se dfinit toujours par rapport ces tempratures defonctionnement. La temprature de condensation qui dpend de la temprature du

mdium de condensation de l'air ou de l'eau. La temprature d'vaporation qui dpendde la temprature de conservation et de l'humidit relative.

Dtermination de la temprature de condensation

La temprature de l'air extrieur est de + 20 C ,l e total du condenseur est de 10C (donne constructeur issue de la slection du condenseur).

Il est impratif de choisir un condenseur avec un total le plus faible possible pouravoir une consommation nergtique la plus faible possible.

Pour dterminer la temprature de condensation (TK) il suffit d'appliquer la formulesuivante :Temprature de condensation (TK) = Temprature de l'air extrieure + total ducondenseurTK= ( + 20 ) + 10 = + 30 C

Dtermination de la temprature d'vaporation

La temprature intrieure de la chambre froide est de - 5 CL'humidit relative de la chambre froide maintenir est de 90 % ce qui correspond untotal de 5 C. Pour la slection de l'vaporateur, il faudra choisir ce total afin de

maintenir la bonne humidit relative.La temprature d'vaporation (To) sera donc de :Temprature d'vaporation (To) = Temprature de la chambre froide - total l'vaporateurTo = ( - 5 ) - 5 = - 10 C


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Schma fluidique de l'installation et points caractristiques


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La surchauffe des vapeurs la sortie de l'vaporation

Les vapeurs satures, en fin d'vaporation, sont surchauffes pour garantir 100 %

de vapeurs l'entre du compresseur et viter ainsi des coups de liquide. Cettesurchauffe est assure par le dtendeur thermostatique. On l'appelle surchauffefonctionnelle au dtendeur.

La surchauffe est de 5 C (valeur usuelle gnralement mesure)La temprature au point 9 sera donc de :

T9= To + 5 CT9= ( - 10 ) + 5 = - 5 C

La surchauffe des vapeurs dans la ligne d'aspirationLes vapeurs surchauffes sortant de l'vaporateur se dirigent vers le

compresseur. Ces vapeurs reoivent de la chaleur du milieu extrieure. Donc, la

temprature des vapeurs surchauffes augmente.La surchauffe des vapeurs dans la ligne d'aspiration est de : 10 C. Cette valeur

correspond une moyenne gnralement releve sur les installation dont la ligned'aspiration est calorifuge.

La temprature au point 1 sera donc de :T1= T9+ 10 CT1= ( - 5 ) + 10 = + 5 C

Si on additionne la surchauffe fonctionnelle et la surchauffe de la ligned'aspiration, on trouve la surchauffe totale de la machine frigorifique. (ici surchauffetotale = 15C)


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La compression

Pour simplifier, nous supposerons la compression isentrope, c'est dire que lesvapeurs surchauffes suivent pendant la compression les courbes d'entropie. Lepoint 2 se situe l'intersection de la courbe d'entropie et de l'isobare passant par + 30

C qui correspond la temprature de condensation TKdtermine toute l'heure.


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La dsurchauffe des vapeurs dans la tuyauterie de refoulement

Les vapeurs surchauffes sortant du compresseur se dirigent vers le condenseur eten contact avec le milieu extrieur les vapeurs subissent une dsurchauffe. Cettedsurchauffe est importante puisque le refoulement n'est pas calorifug.

Effectivement, avoir une dsurchauffe importante dans le refoulement permet d'avoirune zone de dsurchauffe dans le condenseur moins importante...

La temprature au point 3 est de :T3= + 48 C


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La condensation

Les vapeurs surchauffes entrent dans le condenseur qui se scinde en trois zones...La zone de dsurchauffe du point 3 vers le point 4.La zone de condensation du point 4 vers le point 5.

T4= T 5= + 30 C


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Le sous refroidissement du liquide

La troisime zone du condenseur est la zone de sous refroidissement.Le sous refroidissement peut tre plus ou moins important et il est trs utile au

fonctionnement du systme et permet d'alimenter le dtendeur en 100% liquide.Le sous refroidissement est gnralement fix 5 C. Cette valeur permet en effet unfonctionnement correct pour la plus part des systmes.T6= T 5- 5 CT6= ( + 30 ) - 5 = + 25 C


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Le sous refroidissement dans la ligne liquide

Le liquide sortant du condenseur subit un refroidissement entre la sortie ducondenseur et l'entre du dtendeur. La ligne liquide n'est pas calorifuge car cesous-refroidissement est bnfique pour le systme frigorifique.

le refroidissement gnralement relev est de 5 C.T7= T 6- 5 C = 20C


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La dtente

La dtente est adiabatique. Donc, l'enthalpie du point 7 est gale l'enthalpie dupoint 8. On parle aussi de dtente isenthalpe.

La temprature au point 8 est de :T8= - 10 C

L'vaporation

L'vaporation s'effectue du point 8 jusqu'au point 9.


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Le cycle

On obtient ainsi le cycle frigorifique.

Maintenant, on peut dterminer les caractristiques de tous les points.


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Exploitation du cycle frigorifique :Dbit masse de fluide frigorigne en circulationqm = f o / ho

qm = Dbit masse de fluide frigorigne en circulation en kg / sf o = Puissance frigorifique en kWho = Variation d'enthalpie entre l'entre et la sortie de l'vaporateur en kJ/ kgVolume de fluide aspir par le compresseurVa = qm . v " . 3600Va = Volume de fluide aspir par le compresseur en m/ hq m = Dbit masse de fluide frigorigne en circulation en kg / sv " = Volume massique en m/ kgTaux de compressiont = P ref. / P asp.t = Taux de compressionP ref. = Pression de refoulement en bar absoluP asp. = Pression d'aspiration en bar absoluDans le cas o les pertes de charge sont ngligeables, la formule devient :t = Pk / Pot = Taux de compressionPk = Pression de condensation en bar absoluPo = Pression d'vaporation en bar absolu

Rendement volumtrique

hv = 1 - 0,05thv = Rendement volumtriquet = Taux de compression

Volume de fluide balay par le compresseurVb = Va / hv

Vb = Volume de fluide balay par le compresseur en m/ hVa = Volume de fluide aspir par le compresseur en m/ hv = Rendement volumtrique

Puissance fournir sur larbre du compresseurP = qm. hc/ h i. h mP = Puissance fournir sur larbre du compresseur en kWqm= Dbit masse de fluide frigorigne en circulation en kg / shc= Variation d'enthalpie entre l'entre et la sortie du compresseur en kJ/ kghi= Rendement indiqu ( gal au rendement volumtrique )hm= Rendement mcanique


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Puissance utile du moteur lectriquePu= P / h trPu= Puissance utile du moteur lectrique en kWP = Puissance fournir sur larbre du compresseur en kW

htr= Rendement de transmissionArbre direct 1Manchon d'accouplement 0,95Accouplement par courroie 0,90 0,70

Puissance absorbe par le moteur lectriquePa= P u/ h elPa= Puissance absorbe par le moteur lectrique en kWPu= Puissance utile du moteur lectrique en kWhel= Rendement lectrique

Coefficient de performance frigorifique= fo / Pa= Coefficient de performance frigorifiquefo = Puissance frigorifique en kWPa= Puissance absorbe par le moteur lectrique en kW

Coefficient de performance de Carnotc= To / Tk - Toc= Coefficient de performance de CarnotTo = Temprature d'vaporation en degr K

Tk = Temprature de condensation en degr K

Rendement de linstallationh = / ch = Rendement de linstallation= Coefficient de performance frigorifiquec= Coefficient de performance de Carnot

Puissance rejet au condenseurQK= q m. hKQk = Puissance rejet au condenseur en kW

qm= Dbit masse de fluide frigorigne en circulation en kg / shKVariation d'enthalpie entre l'entre et la sortie du condenseur en kJ /kg


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OFPPT/DRIF 49

Evaluation de fin de module

Fluide frigorigne : R 134aTemprature dvaporation : - 15CTemprature de condensation : + 30C

Surchauffe fonctionnelle : 5CSurchauffe dans la ligne daspiration : 10CTemprature du fluide lentre du condenseur : + 40CTemprature du fluide la sortie du condenseur : + 30CSous refroidissement dans la ligne liquide : 5CTemprature entre deau condenseur : +24CTemprature sortie deau condenseur : +35CTemprature entre deau vaporateur : -5CTemprature sortie deau vaporateur : -10CCompression isentropiquePuissance frigorifique : 10 kW

Rendement indiqu : 0.80Rendement mcanique : 0.85Rendement de transmission : 0.90Rendement lectrique : 0.85

Enonc

On vous demande de trouver les valeurs des paramtres suivants :

Dbit masse de fluide frigorigne en circulationVolume de fluide aspir par le compresseurVolume de fluide balay par le compresseurPuissance fournir sur larbre du compresseurPuissance utile du moteur lectriquePuissance absorbe par le moteur lectriqueCoefficient de performance frigorifiqueCoefficient de performance de CarnotRendement de linstallationPuissance rejet au condenseur

Rsolution

Points P bar ABS T C h kJ/kg v " m/kg

1 2,007 + 5 404,45 0,1064

2 8,868 + 54,65 437,66

3 8,868 + 40 421,56

4 8,868 + 35 248,76

5 8,868 + 30 241,47

6 8,868 +25 234,32

7 2,007 - 10 234,32

8 2,007 - 5 395,69

910


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OFPPT/DRIF 50

Le dbit masse de fluide frigorigne en circulation :qm= fo / hoqm= 10 / ( 395,69 - 234,32 )qm= 0,062 kg / s

Le volume de fluide aspir par le compresseur :V a = qm. v " . 3600V a = 0,062. 0,1064. 3600V a = 23,74 m/ hLe volume de fluide balay par le compresseurt = Pk / Pot = 3,86h v= 1 - 0,05th v= 1 - 0,05 . 3,86 = 0,806V b = V a / h vV b = 22,64 / 0,806

V b = 28,07 m/ hLa puissance fournir sur larbre du compresseur :P = qm. hc/ hi . hmP = 0,079 ( 382,00 - 356,35 ) / 0,80 . 0,85P = 2,98 kWLa puissance utile du moteur lectrique :Pu= P / htrPu= 2,98 / 0,90Pu= 3,31 kWLa puissance absorbe par le moteur lectrique :Pa= P u/ h elPa= 3,31 / 0,85Pa= 3,89 kWLe coefficient de performance frigorifique := fo / Pa= 10/ 3,89= 2,56Le coefficient de performance de Carnot :c= To / Tk - Toc= 263 / ( 308 - 263 )c= 5,84

Le rendement de linstallation := ef / ec= 2,56 / 5.84= 0,438La puissance rejet au condenseur :QK= q m. hkQK= 0,079 . ( 369,18 - 228,56 )QK= 11,11 kW


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Liste des rfrences bibliographiques.

Ouvrage Auteur EditionInstallation frigorifique tome1 Jean RapinInstallation frigorifique tome2 Jean Rapin

Formulaire de froid

Site web :www.la page du

frigoriste

Philippe cretail

Etude Thermodynamique Des Machines Frigorifique

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