Pourquoi le détendeur est-il modélisé par h₄ = h₃ ?

La détente est presque adiabatique et ne fournit pas de travail : le bilan d’énergie d’un écoulement permanent donne alors un processus isenthalpique. La pression chute brusquement, une partie du liquide se vaporise.

Pourquoi une température de condensation élevée abaisse-t-elle l’efficacité frigorifique ?

La pression du côté haut et le rapport de pressions du compresseur augmentent, donc il faut plus de travail pour à peu près la même chaleur prélevée à l’évaporateur.

Qu’est-ce que le rapport de pressions ?

Le rapport de la pression de refoulement du compresseur à la pression d’aspiration. Plus il est grand, plus le travail de compression l’est en général, et plus COP_R baisse à puissance frigorifique égale.

Cycle frigorifique à compression de vapeur

Compresseur, condenseur, détendeur et évaporateur : efficacité frigorifique, puissance frigorifique, rapport de pressions et esquisse des états 1–2–3–4 sur le diagramme p–h.

Le cycle montre quatre organes idéaux et les bilans d’énergie. Les installations réelles exigent les tables du fluide frigorigène, les pertes de charge, les écarts de température, les cartes de compresseur, le retour d’huile et le détail diphasique.

Graphiques

À propos du modèle

Le cycle frigorifique à compression de vapeur fait circuler le fluide frigorigène dans quatre organes idéalisés : l’évaporateur prélève de la chaleur à basse pression, le compresseur élève pression et température, le condenseur cède de la chaleur à haute pression, le détendeur ramène le liquide à la pression de l’évaporateur. Les propriétés viennent d’un modèle pédagogique, pas des tables de fluide : COP_R = (h₁ − h₄)/(h₂ − h₁) ; le rendement isentropique du compresseur place h₂ au-dessus du point isentropique ; le détendeur est isenthalpique : h₄ = h₃. Sur l’esquisse p–h figurent les états 1–2–3–4 ; le schéma des organes montre les flux de chaleur et de travail. Un calcul réel exige les tables, le titre du mélange, les pertes de charge, les écarts de température et la carte du compresseur.

Public : Technique du froid et pompes à chaleur ; thermodynamique des machines et génie climatique.

Notions clés

cycle à compression de vapeur
efficacité frigorifique
évaporateur
condenseur
détendeur
rapport de pressions
diagramme p–h

Comment ça marche

Cycle 1–2–3–4 : l’évaporateur fournit q_évap = h₁ − h₄, le compresseur demande w = h₂ − h₁, le condenseur cède q_cond = h₂ − h₃, le détendeur est isenthalpique : h₄ = h₃. Efficacité frigorifique COP_R = q_évap / w. L’esquisse p–h montre la montée de pression au compresseur, le rejet de chaleur, la détente et l’ébullition.

Formules

COP_R = q_evap / w_comp = (h1 − h4)/(h2 − h1)

Compresseur : h2 = h1 + (h2s − h1)/ηis ; détendeur : h4 = h3

Questions fréquentes

Pourquoi le détendeur est-il modélisé par h₄ = h₃ ?: La détente est presque adiabatique et ne fournit pas de travail : le bilan d’énergie d’un écoulement permanent donne alors un processus isenthalpique. La pression chute brusquement, une partie du liquide se vaporise.
Pourquoi une température de condensation élevée abaisse-t-elle l’efficacité frigorifique ?: La pression du côté haut et le rapport de pressions du compresseur augmentent, donc il faut plus de travail pour à peu près la même chaleur prélevée à l’évaporateur.
Qu’est-ce que le rapport de pressions ?: Le rapport de la pression de refoulement du compresseur à la pression d’aspiration. Plus il est grand, plus le travail de compression l’est en général, et plus COP_R baisse à puissance frigorifique égale.

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