pombe a chaleur--

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Superieure et de la Recherche Scientifique Université Echahid Hamma Lakhdar d’El-Oued FACULTE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIE

MINI PROJET Domaine: Sciences et Technologies Filière: Génie mécanique Spécialité: Energétique Module : thermodynamique

Thème Cycles frigorifiques

Proposé par  :

Présenté par  :

 Dr.

Lanez Mohamed

2020-2021

Mini projet

SOMMAIRE

1.

Généralités sur les Cycle frigorifique :.......................................................................................2

2.

Les types de machines frigorifiques............................................................................................2

3.

Principe de fonctionnement :.......................................................................................................5

4.

Bilan thermique du cycle :...........................................................................................................7

2eme année Génie Mécanique-Énergétique

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Mini projet 1. Généralités sur les Cycle frigorifique : Plusieurs processus technologiques ont lieu à des températures inférieures à celles qui peuvent être obtenues lors du refroidissement naturel par l’eau ou par l’air. Le refroidissement audessous de la température ambiante s’appelle refroidissement artificiel ou forcé. Il résulte du deuxième principe de la thermodynamique que, pour l’obtention artificielle du froid, il est nécessaire de fournir un travail permanent et d’assurer le transfert de chaleur du corps à refroidir vers l’atmosphère au moyen du fluide frigorigène. On distingue dans le domaine du froid deux domaines distincts : 

La réfrigération : Le traitement par le froid « réfrigération » consiste à refroidir, puis à conserver une denrée a température positive (à 0°C) de telle façon que l’eau contenue dans cette denrée, ne puisse être transformée en glasses.



La congélation : Le traitement par le froid « congélation » consiste à refroidir, à congeler et à conserver une denrée a une température très inférieure à celle de l’eau constitutive en son sein. Une grande partie de cette eau est transformée en glace sous de cristaux plus ou moins gros. Les températures usuelles de conservation par congélation sont comprises entre -10°C et -35°C.

2. Les types de machines frigorifiques Ils y ont Deux types de machines frigorifiques y été actuellement les plus répandus : 

A) La machine à compression mécanique



B) La machine à absorption A) La machine à compression mécanique simple

Les machines frigorifiques à compression mécanique simple sont les plus répandues. A .1.1) Principe : Le fluide frigorigène se vaporise `a la température T0 et à la pression P0 en prélevant la quantité de chaleur q0m ou Q0 selon les unités. La vapeur est compressée et refoulée la pression Pk. Dans un deuxième ´échangeur la vapeur est condensée `a la pression Pk et la température Tk constantes,

en

rejetant

la

chaleur

qkm

ou

Qk

selon

les unités.

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Mini projet Le liquide est d´étendu de la pression Pk à la pression P0. A .1.2) Représentation du cycle frigorifique théorique : Le cycle frigorifique est composé des transformations suivantes : Une compression polytropique (adiabatique pour le cycle théorique) Une condensation isobare Une d´entente isenthalpique Une vaporisation isobare. Cycle théorique dans le diagramme de Clapeyron : Hypothèse : La fin des changements d’état se situe exactement à la sortie des échangeurs : Point A en x = 1 et point C en x = 0

Figure 1.1 - Machine frigorifique : principe

Figure 1.A.1 - Cycle théorique dans le diagramme ln(P) − h

Figure 1.A.2 - Cycle théorique dans le diagramme T-S

Figure 1.A.3 -Cycle théorique dans le diagramme Clapeyron

A.2) Machines à compression étagée A.2.1) Principe : La vapeur surchauffée est compressée dans le compresseur (basse pression). La vapeur est refroidie `a pression constante. La vapeur surchauffée est compressée dans le compresseur (haute pression). Le cycle se poursuit normalement ... 2eme année Génie Mécanique-Énergétique

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Mini projet A.2.2) Représentation du cycle frigorifique théorique :

- cycle biétage´

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cycle biétage

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Mini projet

A2B1: compression basse B1B2: refroidissement isobar B2C1: compression haute C1C2: désurchauffe isobar

C2C3: condensation isobar C3C4: sous-refroidissement isobar C4A1: détente isenthalpique A1A2: ´evaporation isobar

B) Machines à absorption liquide B.1.1)

Principe :

Le

schéma de principe des

machines frigorifiques `a absorption est le même que celui des machines `a compression mécanique : Vaporisation à basse température Condensation `a haute température. La machine est constituée de 4 éléments : 1 : Condenseur 2 : Evaporateur

Les points A1, A2, A3... sont situés sur la même isobare

3 : Bouilleur 4 : Absorbeur

3. Principe de fonctionnement : Pour expliquer le fonctionnement, nous prendrons comme exemple les caractéristiques du fluide frigorigène R22. Dans l'évaporateur : Le

fluide

frigorigène

liquide entre en ébullition et s'évapore en absorbant la

chaleur

extérieur.

du Dans

fluide un

deuxième temps, le gaz formé

est

encore - Fonctionnement de l'évaporateur

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Mini projet légèrement réchauffé par le fluide extérieur, c'est ce qu'on appelle la phase de surchauffe (entre 7 et 1) La surchauffe d’une vapeur représente la différence entre la température de cette vapeur et la température d’évaporation du liquide qui lui a donné naissance Pour cette installation, la surchauffe notée S est donnée par : S= Tvap - Tevap Avec : S : Surchauffe de vapeur exprimée en °C. Tvap : Température de vapeur en °C.

S = T 1 – T7

Tevap : Température d’évaporation du liquide On rencontre généralement sur les évaporateurs à détente directe une valeur de la surchauffe comprise entre 5 et 8°C Dans le compresseur : Le compresseur va tout d'abord aspirer le gaz frigorigène à basse pression et à basse température (1). L'énergie mécanique apportée par le compresseur va permettre d'élever la pression et la température du gaz frigorigène.

Une

augmentation

Fonctionnement du compresseur

d'enthalpie en résultera Dans le condenseur : Le

gaz

chaud

provenant

du

compresseur va céder sa chaleur au fluide extérieur. Les vapeurs de fluide frigorigène se refroidissent ("désurchauffe"), avant l'apparition de la première goutte de liquide (point 3), puis la condensation s'effectue jusqu'à la disparition de

-Fonctionnement du condenseur

la dernière bulle de vapeur (point

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Mini projet 4). Le fluide liquide peut alors se refroidir de quelques degrés (sous- refroidissement) avant de quitter le condenseur. L’un des renseignements les plus importantes sur la durée de vie de circuit frigorifique est la valeur du sous refroidissement du liquide à la sortie du condenseur. R = Tc -Ts Avec : R : Sous refroidissement du liquide exprimé en °C Tc : Température de condensation en °C.

R= TC-Ts = T4-T5

Ts : Température du liquide à la sortie de condenseur. Dans le détendeur : La différence de pression entre le condenseur et l'évaporateur nécessite d'insérer un dispositif "abaisseur de pression" dans le circuit. C'est le rôle du détendeur. Le fluide frigorigène se vaporise partiellement dans le détendeur pour abaisser sa température On note qu’au cours de la détente, on n’a pas un travail fourni ou consommé et il n’y a pas un transfert de chaleur avec le milieu extérieur. Donc, l’enthalpie est la même à

- Fonctionnement du détendeur

l’entrée et à la sortie du détendeur. La transformation 5-6 est isenthalpique. Elle est représentée par une droite parallèle à l’axe des ordonnées Fonctionnement complet : Le cycle est fermé, le fluide frigorigène évolue sous l'action du compresseur dans les quatre éléments constituant la machine frigorifique L'ensemble du cycle peut être représenté dans le diagramme enthalpie-pression 4. Bilan thermique du cycle : Utilisons l’expression du premier principe soit : ∆Wmec + ∆Q = ∆H Soit en divisant par la masse totale du fluide : ∆wmec + ∆qm = ∆h

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Mini projet o Bilan de l’´évaporateur (wm = 0, car l’évaporateur ne fournit aucun travail au fluide) : qevap = q0m = hA – hD > 0 Bilan du compresseur : si la compression est adiabatique alors (q0m = 0) : wcomp = wm = hB – hA > 0 Bilan du condenseur (wm = 0) : qcond = qkm = hC - hB < 0 Bilan du détendeur : wm = 0, qm = 0 0 = hD – hC En sommant membre à membre les équations il vient : wm + q0m + qkm = 0

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