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Chapitre 5 : Fonctionnement de la machine frigorifique - Coggle Diagram
Chapitre 5 : Fonctionnement de la machine frigorifique
❄️ 1. Rappel des formules enthalpiques
Enthalpie : h (kJ/kg)
Variation d’enthalpie :👉 Δh = h₂ – h₁
Utilisations :
Puissance frigorifique
Puissance condensateur
Calculs de compression
Débits massiques
🔄 2. Calcul du débit massique
Calcul du débit massique du fluide frigorifique
Formule :
qm = Pf / (ha - hd)
Signification des symboles :
qm : débit massique du fluide frigorifique (kg/s)
Pf : puissance frigorifique ou capacité frigorifique (W ou kW)
ha : enthalpie à l’entrée de l’évaporateur (kJ/kg) → correspond à h₁ dans ton cycle
hd : enthalpie à la sortie de l’évaporateur (kJ/kg) → correspond à h₄ dans ton cycle
Utilité :
Permet de calculer la masse de fluide qui circule pour transférer la puissance frigorifique désirée.
Base pour le calcul de la cylindrée du compresseur et des débits volumiques.
Volume aspiré réel (Va = qm × V)
Où :
Va = volume aspiré réel (m³/s ou m³/h)
qm = débit massique du fluide (kg/s)
V = volume massique du fluide à l’aspiration (m³/kg)
Le volume aspiré réel est le volume de vapeur de fluide frigorigène réellement aspiré par le compresseur à chaque seconde.
👉 C’est le débit volumique réel du fluide à l’aspiration du compresseur.
👉 Ce volume dépend des conditions réelles, pas seulement de la théorie.
⚙️ 3. Taux de compression
👉 Tc = P_refoulement / P_aspiration
Plus Tc ↑ → plus la compression est difficile
Conséquences :
Température refoulement ↑
Rendement ↓
Consommation compresseur ↑
Puissances dans le cycle frigorifique
Puissance théorique absorbée par le compresseur
Correspond à la puissance nécessaire pour comprimer le fluide
PC_th = Qm × (hr - ha)
PC_th : puissance théorique du compresseur (W ou kW)
Qm : débit massique du fluide (kg/s)
hr : enthalpie à la sortie du compresseur (vapeur HP)
ha : enthalpie à l’entrée du compresseur (vapeur LP)
Puissance réelle absorbée par le compresseur
PC_re = PC_th / (Nv × Nm × Ne)
PC_re : puissance réelle absorbée par le compresseur
Nv : rendement volumétrique
Nm : rendement mécanique
Ne : rendement électrique
Ajuste PC_th aux pertes réelles du système
Puissance au condenseur
Pk = Qm × (hr - hd)
Pk : puissance rejetée au condenseur
hd : enthalpie à la sortie de l’évaporateur (après détendeur)
Qm : débit massique du fluide
Inclut la chaleur absorbée + chaleur de compression
📦 5. Rendement volumétrique (η_v)
Définit la capacité du compresseur à aspirer réellement le volume théorique
Facteurs influençant :
Réchauffage interne
Re-décompression interne
Pertes mécaniques
Pression d’aspiration/refoulement
✔️ Formule
Nv = 1 - 0,05 × Taux
Nv : rendement volumétrique du compresseur
Taux : taux de compression (rapport P_refoulement / P_aspiration)
Sert à ajuster la cylindrée réelle et la puissance réelle absorbée
💨 7. Calcul du débit de fluide frigorigène
👉 Débit volumique = ṁ × v_asp
v_asp : volume spécifique de vapeur à l’aspiration
Sert à déterminer les dimensions des conduites et organes
🔧 6. Calcul de la cylindrée d’un compresseur
👉 Cylindrée = V_théorique = (ṁ × v_asp) / (η_v × N)
v_asp = volume massique en aspiration
N = nombre de cycles par seconde (ou tr/min)
Donne la capacité de pompage du compresseur
🌀 10. Calcul du volume balayé et cylindrée
Volume balayé : volume total déplacé par les pistons
Cylindrée totale = Volume balayé × nombre de cylindres
Plus la cylindrée ↑ → plus le compresseur peut aspirer de fluide
🧱 8. Calcul du volume de vapeur à l’aspiration (réel)
👉 V_aspiration réel = Cylindrée × η_v
Permet de vérifier les performances réelles du compresseur
📈 9. Calcul du rendement volumétrique de compression
👉 η_v = V_asp réel / V_asp théorique
Vérifie l’usure, les fuites internes, l’état des clapets
Impacte directement la puissance frigorifique disponible