Travaux pratiques sur le fonctionnement d'une pompe à chaleur

Résumé du document

- L'évaporateur où le fluide frigorigène se vaporise ;
- Le compresseur qui augmente la pression du gaz et la température de condensation ;
- Le condenseur où le fluide frigorigène se condense ;
- Le détendeur qui diminue la pression du gaz et la température de vaporisation.

Les changements d'état du fluide frigorigène sont assurés par des échanges de chaleur avec des sources d'eau au niveau du condenseur et de l'évaporateur (...)

Extraits

[...] TRAVAUX PRATIQUES DE GENIE DES PROCEDES Pompe à chaleur Introduction Ce TP a pour but d'étudier le fonctionnement d'une pompe à chaleur. Le système consiste à faire circuler un fluide frigorigène (ici le fréon R134a) dans un circuit fermé composé de quatre éléments : - L'évaporateur où le fluide frigorigène se vaporise - Le compresseur qui augmente la pression du gaz et la température de condensation - Le condenseur où le fluide frigorigène se condense - Le détendeur qui diminue la pression du gaz et la température de vaporisation Les changements d'état du fluide frigorigène sont assurés par des échanges de chaleur avec des sources d'eau au niveau du condenseur et de l'évaporateur. [...]

[...] Nous pouvons alors tracer les évolutions de température des deux fluides dans le condenseur et l'évaporateur. Dans le condensateur: Figure 6 : Evolution des températures des fluides dans le condenseur Dans le condenseur l'eau entre à 22°C et sort à 28°C. Le fréon entre à 67°C et sa température diminue jusqu'à 35°C. Durant la condensation sa température reste constante et il ressort à la même température. Il n'y a pas de sous-refroidissement. Dans l'évaporateur : Figure 7 : Evolution des températures des fluides dans l'évaporateur Dans l'évaporateur l'eau entre à 22°C et sort à 18°C. [...]

[...] Taux de compression : Il se définit comme le rapport entre la pression du fréon à la sortie du compresseur sur la pression à l'entrée du compresseur. Rendement isentropique : Le rendement isentropique fait part du pourcentage de l'énergie perdue par réorganisation du système (sous forme d'énergie entropique) entre l'entrée et la sortie du compresseur. H*SortieCompr désigne l'enthalpie qu'aurait le fréon si la compression était réalisée à entropie constante. En première approximation, on considère que les isentropes sont parallèles à la courbe de saturation pour le domaine considéré dans le diagramme adiabatique. [...]

[...] Les précisions (en sont données dans le tableau suivant : Figure 9 : Précisions obtenues en fonction du modèle adopté Nous pouvons remarquer que les modèles sont dans l'ensemble assez proches de l'expérimentation avec des écarts inférieurs à 5%. Pour une étude sur les capacités calorifiques le modèle LKP sera préféré tandis que pour une étude sur les masses volumiques se sera le modèle BWRS à privilégier. Le modèle PR semble être le modèle le moins performant (moyennes des erreurs plus grandes). [...]

[...] Celle-ci coupe le cycle en un point d'abscisse H*SortieCompr. Nous obtenons ainsi : H*SortieCompr = 419.5 kJ/kg Nous en déduisons un rendement isentropique de Ceci signifie que de l'énergie enthalpique présente à l'entrée du compresseur a été perdue à cause d'une réorganisation du système. Rendement global du compresseur: Ce dernier peut être calculé de la façon suivante : P=U.I.cos(φ) désigne la puissance du compresseur calculée à partir des mesures de tension et d'intensité appliquées (on admettra que cos(φ)=constante= 0.85 De plus Qm désigne le débit massique en fréon (exprimé en kg/s). [...]