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I REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l'Enseignement S

I REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA Faculté des Sciences Appliquées Département de Mécanique Spécialité : Energétique Niveau : 3eme Licence COURS Dr .Guermit.Tahar Année universitaire : 2019/2020 Machines Frigorifiques et Pompes à chaleur II A tous ceux qui ont contribués à l’élaboration de ce travail, trouvent ici l’expression de mes profondes gratitudes et respects. III Table des Matières Sommaire ...................................................................................................................................... Introduction .............................................................................. Error! Bookmark not defined. Chapitre 1 : Généralités I. Introduction ............................................................................................................................. 3 2. Historique ............................................................................................................................... 3 3.Production du froid .................................................................................................................. 4 3.1. Défintion du froid ............................................................................................................ 3 3.2. Procédés de production du froid ..................................................................................... 3 3.2.1. Mélanges Réfrigérants .................................................................................................. 4 3.2.2 Détente d’un gaz comprimé ........................................................................................... 4 3.2.3. Evaporation d’un liquide pur ........................................................................................ 4 4. Cycle de carnot ....................................................................................................................... 5 5. Coefficient de performence .................................................................................................... 6 Chapitre 2 : Machines Frigorifiques à Compression de Vapeur 1. Introduction ............................................................................................................................ 8 2. Machine frigorifique à compression de vapeur .................................................................... 8 2.1. Schéma de principe d’une machine frigorifique à compression de vapeur ............... 8 2..2. Cycle Frigorifique d'une IFCMS .............................................................................. 10 2.4.1.2. Principe de fonctionnement d'une IFCMS ............................................................ 9 2.4.1.3. Calcul Thermodynamique d’une IFCMS : .......................................................... 11 3. Installation frigorifique à compression de Vapeur avec Echangeur de Chaleur .................. 12 4. Installation frigorifique a compression de vapeur avec Séparateur de liquide ..................... 13 5. Applicatin industrielles du froid ........................................................................................... 14 IV Chapitre 3 : Fluides Frigorigènes 1. Historique ..................................................................................................................... 18 2 .Définition d’un fluide frigorigènes ............................................................................... 19 3. Différents types de fluides frigorigènes....................................................................... 19 3.1. Fluides frigorigènes primaires ................................................................................... 19 3.1.1. Les éléments simples .............................................................................................. 19 3.1.2. Les composés purs inorganiques ou organiques..................................................... 19 3.1.3. Les Hydrocarbures Halogénés ................................................................................ 19 3.1.4. Les Fluides Hydrocarbures ..................................................................................... 20 3.1.5. Mélanges zéotropes et azéotropes : ........................................................................ 21 3.2. fluide frigorigène Secondaire .................................................................................... 21 4. Caractéristiques d’un fluide frigorigène ...................................................................... 21 4.1. Critères thermodynamiques ....................................................................................... 22 4.2.Critères de sécurité ..................................................... Error! Bookmark not defined. 4.3. Critères économiques ................................................................................................ 23 4.4. Critères environnementale ......................................................................................... 23 5. Domaines d’utilisation de quelques fluides frigorigènes ............................................. 24 5. Propriétés de quelques fluides frigorigènes .................................................................. 24 Chapitre 4 : Principaux appareils d'une machine à compression de vapeur 1. Introduction .......................................................................................................................... 28 2. Schéma d’une machine à compression de vapeur ................................................................ 28 3. Composants d’une machine à compression de vapeur ......................................................... 29 3.1. Compresseur .............................................................................................................. 29 3.1.1 Classification des Compresseurs ......................................................................... 30 3.2. Condensseur .............................................................................................................. 30 3.2.1.Classification des Condensseurs ........................................................................... 30 3.3. Evaporateur ................................................................................................................ 31 3.3.1. Calassification des Evaporateurs ........................................................................ 31 3.4. Détendeur ................................................................................................................... 31 3.4.1. Classification des Détendeurs ............................................................................ 31 V Chapitre 5 : Machine à compression de vapeur BI-étagée 1. Introduction .......................................................................................................................... 33 2. Installation frigorifique a compression mécanique biétagée à injection Totale ................... 33 2.1. Schéma d’une Installation frigorifique a compression biétagée à injection Totale ......... 33 2.2. Cycle d’unei nstallation frigorifique a compression mécanique biétagée à injection Totale ........................................................................................................................................ 34 2.3. fonctionnement d'une installation à compression de vapeur bi-étagée à injection totale .................................................................................................................................................. 34 2.4. Calcul Thermodynamique d’une installation frigorifique a compression mécanique biétagée à injection Totale ........................................................................................................ 35 3. Installation frigorifique a compression mécanique biétagée à injection partielle ................ 38 3.1. Schéma d’une Installation frigorifique a compression biétagée à injection partielle ...... 38 3.2. Cycle d’une installation frigorifique a compression mécanique biétagée à injection partielle ..................................................................................................................................... 39 3.3. fonctionnement d'une installation à compression de vapeur bi-étagée à injection partielle ..................................................................................................................................... 39 3.4. Calcul Thermdynamique d'une installation frigorifique à compression mécanique bi- étagée avec sous refroidisseur à injection partielle .................. Error! Bookmark not defined. Chapitre 6 : Machine Frigorifiques à absorption 1. Introduction ...................................................................................................................... 43 2. Description d’une Machine frigorifique à absorption: ...................................................... 43 2.1. Le processus d’absorption : ........................................................................................... 43 2.2 .Shéma d'une machine frigorifique à absorption ............................................................ 44 2.3 .Principe de fonctionnement d'une machine frigorifique à absorption ........................... 44 3. Système à absorption à simple effet: .................................................................................. 46 4. Système à absorption à plusieurs effets: ............................................................................. 47 5 . fonctionnement d'une machine frigorifique à absorption avec NH3/H2O ..................... 48 6 . fonctionnement d'une machine frigorifique à absorption avec H2O/BrLi ..................... 49 7. Avantages et Inconvinients d’une machine frigorifique à absorption ........................... 50 5. Caractéristiques du couple binaire: ................................................................................. 50 8. Principaux couples fluide frigorigène/absorbant utilisés.................................................. 51 VI 9. Calcul Thermodynamique d’une machine frigorifique à absorption: .............................. 52 Chapitre 7 : Pompes à Chaleur 1. Introduction .......................................................................................................................... 56 2. Définition .............................................................................................................................. 56 3. Fonctionnement d’une pompe à chaleur ............................................................................... 57 3.1 Schéma de principe d’une pompe à chaleur ................................................................. 57 3.2. Principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur ................................................... 57 4. Composants d’une pompe à chaleur .................................................................................... 58 5.Types de pompe à chaleur .................................................................................................... 58 5.1. Pompe à chaleur Géothermique ..................................................................................... 59 5.2. Pompe à chaleur Multisplit ............................................................................................ 60 5.3. Pompe à chaleur haute ou basse température ................................................................ 61 5.4. Pompe à chaleur Hybride ............................................................................................. 62 5.5. Pompe à chaleur Air-Eau .............................................................................................. 62 5.4 Pompe à chaleur Eau ..................................................................................................... 64 6. Vanne d’nversion du cycle .................................................................................................. 65 7. Coéfficient de performance ................................................................................................. 65 8. Application Industrielles...................................................................................................... 66 Travaux Dirigés VII Introduction C0URS Machines Frigorifiques et Pompes à Chaleur Dr. T.Guermit Page 1 Introduction La production de froid peut être obtenue par différents moyens fondés sur des techniques de refroidissement bien maîtrisées. Toutes ces idées simples et naturelles, accompagnées de l’approfondissement des connaissances en thermodynamique pour la production de la chaleur et du froid ont encouragé la mise au point des premières machines frigorifiques, qui ont déjà fait leur preuve en ce qui concerne le rendement et la performance énergétique, ces techniques sont utilisées dans nos réfrigérateurs et dans nos climatiseurs...Etc. Ce cours de machines frigorifiques et pompes à chaleur propose d’aborder le principe des frigorifiques à compression mécaniques ou à absorption, ainsi que le fonctionnement des pompes à chaleur, l’analyse thermodynamique de ces machines est basé sur les diagrammes et abaques des fluides employés. Cette présentation résulte de la lecture de nombreux et documents dans le domaine du froid. Le présent Document voudrait contribuer à faire faciliter aux étudiants le principe de fonctionnement des différents types de machines frigorifiques ainsi que les pompes à chaleur, et leurs analyses thermodynamique. Il comporte sept chapitres: - Chapitre 1 : Généralités sur la production du froid. - Chapitre 2 : Machines frigorifiques à compression de vapeur. - Chapitre 3 : Fluides Frigorigènes. - Chapitre 4 : Principaux Appareils d’une machines frigorifiques à compression de vapeur. - Chapitre 5 : Machines frigorifiques à compression de vapeurs Bi-étagée. - Chapitre 6 : Machines frigorifiques à absorption. - Chapitre 7 : Pompes à Chaleur. L'auteur essaye aussi de répondre a une exigence généralement considérée comme Une caractéristique essentielle dans un document destiné a des étudiants en cycle Universitaire: Ia disponibilité d'exercices C0URS Machines Frigorifiques et Pompes à Chaleur Dr. T.Guermit Page 2 Chapitre I Généralités C0URS Machines Frigorifiques et Pompes à Chaleur Dr. T.Guermit Page 3 Chapitre1 : Généralités - Introduction La production de froid est équivalente à une absorption de chaleur, car refroidir un corps ne consiste pas à lui donner une quantité de froid, mais à lui enlever une quantité de chaleur. Si les systèmes de production du froid sont actuellement nombreux et variés, le principe reste toujours le même, il s'agit d'extraire une quantité de chaleur d'une source dite source utile à un niveau de température et injecter une quantité à un autre niveau de température inférieure. II- Historique Produire du froid est un procédé relativement récent à l'échelle historique. Durant l'antiquité, Les Grecs et les Romains entassaient de la glace et de la neige en hiver dans des fosses profondes, recouvertes par de la paille. La viande gardée dans ces glacières primitives restait fraîche jusque l'été, sans qu'il soit nécessaire de la saler ou de la fumer, Les Indiens du Pérou . Ce système e siècl e XVI creusaient des glacières dans le sol, avant l'arrivée des Européens, au de fosses a été utilisé dans toute l'Europe à partir du XVIIe siècle .Des commerçants vendaient de la glace venant des montagnes. Des glacières, meubles isothermes contenant des siècle. Avant l'ère e XIX aient utilisées au blocs de glace périodiquement renouvelés, ét industrielle, c'est surtout la commercialisation de la glace qui permettait aux plus fortunés de disposer de produits conservés ou consommés à basse température. En 1805, un inventeur américain, Oliver Evans, a conçu la machine frigorifique utilisé d'abord que la vapeur au lieu de liquide. En 1842, le médecin américain John Gorrie pour refroidir les chambres de malades dans un hôpital de Floride, conçu et construit un appareil de refroidissement de l'air pour le traitement de la fièvre jaune. En1859 Le français Ferdinand Carré, frère d’Edmond, fait breveter une machine frigorifique à absorption dont le fluide, après avoir produit du froid, est absorbé par une autre substance et non aspiré par un compresseur. C’est la première machine frigorifique à absorption. Dans les années 1890, de la glace naturelle est devenue un Problème en raison de la pollution et déverser des eaux usées .La technologie de réfrigération a fourni la solution: la glace, fabriqués mécaniquement, donnant naissance à de réfrigération mécanique. En 1914, les machines installées uploads/Industriel/ cours-guermit.pdf