TP thermodynamique : pompe à chaleur

Résumé du document

TP thermodynamique - Etude d'une pompe à chaleur - Cycle thermodynamique - Principe de la thermodynamique - Coefficient de performance -

Extraits

[...] l'aspiration d'un réfrigérant liquide à laquelle succède la destruction du compresseur. L'amenée du réfrigérant à l'évaporateur est en effet régulée par une sonde de température 6 (d'où la désignation plus précise de «vanne de détente thermostatique»). L'écart de température entre les tubes d'arrivée et de sortie de l'évaporateur sert de grandeur réglée. Si cette dernière tombe en-dessous d'une valeur précise réglée sur la vanne de détente - par ex. parce que l'alimentation en chaleur pour l'évaporateur ne suffit pas l'apport de réfrigérant est alors réduit. [...]

[...] 3.2) ainsi que de la puissance absorbée P du compresseur. Durant l'expérience, ne jamais cesser d'agiter l'eau dans les deux réservoirs sans endommager les thermomètres. Exploitation L'indice de performance e de la pompe à chaleur est défini comme étant le rapport de la quantité de chaleur Δ Q délivrée au réservoir d'eau chaude par unité de temps Δ t sur la puissance P du compresseur: e = ΔQ/ ( P Δt ) On a donc ΔQ = m c ( ) Avec c = 4,185 10[3] J Capacité calorifique massique de l'eau m = Masse de l'eau = 4 kg Si on néglige les pertes de chaleur dans l'environnement, la pente ( ) Δt(s) d'une tangente est proportionnelle au diagramme T2 de la puissance thermique ΔQ/ Δt de la pompe à chaleur. [...]

[...] le CFC-13B1 (ou halon 1301 ) est un dérivé du méthane, sans hydrogène, avec trois atomes de fluor et un de brome. Il a donc pour formule : C [HYPERLINK: http://fr.wikipedia.org/wiki/Carbone]F [HYPERLINK: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fluor]3Br [HYPERLINK: http://fr.wikipedia.org/wiki/Brome]. Un exemple de HCFC : le HCFC-22 est un dérivé du méthane , avec un atome d'hydrogène , deux atomes de fluor et un de chlore . Il a donc pour formule : C [HYPERLINK: http://fr.wikipedia.org/wiki/Carbone]H [HYPERLINK: http://fr.wikipedia.org/wiki/Hydrog%C3%A8ne]F [HYPERLINK: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fluor]2Cl [HYPERLINK: http://fr.wikipedia.org/wiki/Chlore]. Un exemple de HFC : le HFC-134a [HYPERLINK: http://fr.wikipedia.org/wiki/HFC-134a] est un dérivé de l'éthane , avec deux atomes d'hydrogène et quatre de fluor. [...]

[...] Lorsque ces substances sont utilisées en tant que fluide frigorigène, les "XYZ" est remplacé par la lettre comme réfrigérant. La valeur du premier chiffre qui suit la lettre R peut prendre alors les valeur spécifiques suivantes : 4 ou il s'agit d'un mélange il s'agit d'un composé organique autre que des CFC, HCFC, HFC et PFC (exemple R690 : propane [HYPERLINK: http://fr.wikipedia.org/wiki/Propane]) s'il s'agit d'un composé inorganique (exemple R717 : ammoniac [HYPERLINK: http://fr.wikipedia.org/wiki/Ammoniac], R744 : dioxyde de carbone [HYPERLINK: http://fr.wikipedia.org/wiki/Dioxyde_de_carbone]) Quelques exemples de CFC : le CFC-12 est un dérivé du méthane, sans hydrogène, avec deux atomes de fluor et deux de chlore. [...]

[...] e=gaindépense=QCW On veut le coefficient de performance en fonction des températures : On peut déduire: e=-QC-QC-QF=11+QFQC On sait que : QCTC+QFTF ≤0 Donc : QFTF ≤-QCTC⇔QFQC>=-TFTC e≤11-TFTC Application numérique : Pour les températures initiales (T1=22°C et T2=22°C) : e≤11-2222=0 Pour les températures après 10 min (T1=12°C et T2=35°C) : e≤11-1235=1,52 Pour les températures après 20 min (T1=6°C et T2=43°C) : e≤11-643=1,16 Pour les températures après 30 min (T1=1°C et T2=48°C) : e≤11-148=1,02 On constate que plus le temps avance, plus l'écart entre les 2 températures est important et plus le coefficient de performance diminue. Expliquer pourquoi une pompe à chaleur est plus intéressante qu'un radiateur électrique. Un radiateur électrique produit de la chaleur par effet Joule, il y aura forcément des pertes, donc il ne peut y avoir qu'un rendement inférieur à 100%. [...]