0120-4ACh2. Machine Frigo : Fonctionnement d’une Pompe à Chaleur

Le cycle de l’eau d’une Machine Frigorifique (voir figure ci-dessous) est abordé dans cette application. La capacité thermique massique de l’eau liquide est ceau.

Fig.: Machine frigorifique

La température critique étant de 647 K. L’eau dans l’état D est à la température T1 = 288 K sur la courbe de rosée. L’eau subit les transformations réversibles suivantes :

  • D → A : Condensation isotherme à la température T1. Dans l’état A, l’eau est sur la courbe d’ébullition.
  • A → B : Détente adiabatique réversible. Dans l’état B, l’eau est à la température T0 = 268 K. Le titre massique en vapeur au point B est noté xB.
  • B → C : Vaporisation isotherme. Le titre massique en vapeur au point C est noté xC.
  • C → D : Compression adiabatique réversible.

Les enthalpies massiques de vaporisation pour les températures T0 et T1 sont notées respectivement l0 et l1.

La variation  d’entropie massique pour un liquide dont la température évolue de T1 à T2 est : s2 – s1 = cliq.ln(T2/T1). La variation d’entropie massique au cours d’un déplacement sur le palier d’équilibre liquide-vapeur à la température T0 est : Δs = Δh/T0.

1-) Représenter le cycle dans le diagramme de Clapeyron.

2-) Déterminer les titres massiques en vapeur xB et xC en fonction de ceau, T0, T1, l0 et l1.

3-) Déterminer les transferts thermiques massiques reçus par l’eau au cours des transformations BC et DA.

4-) Déterminer le travail spécifique reçu par l’eau au cours du cycle.

5-) Sachant que cette Machine Frigorifique consomme du travail w et prélève un transfert thermique à la source froide (à température T0). Calculer l’efficacité de la machine i.e:    η = Énergie utile / Coût = q0 / w.

11 commentaires sur « 0120-4ACh2. Machine Frigo : Fonctionnement d’une Pompe à Chaleur »

  1. Énormes toutes ces illustrations, vous développez ce blog avec votre cœur, un grand merci de la part des élèves et étudiants qui apprécieront à coup sûr!

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