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1 COURS DE TECHNIQUES FRIGORIFIQUES Prof. N’GUESSAN Yao Prof. SAKO Mohamed PRES

1 COURS DE TECHNIQUES FRIGORIFIQUES Prof. N’GUESSAN Yao Prof. SAKO Mohamed PRESENTATION 1ère année 2 Objectifs PRESENTATION Pourquoi produire du froid ? ? ? 3 Objectifs PRESENTATION Pourquoi produire du froid ? ? ? 4 Objectifs PRESENTATION P r i n c i p e Bruit 5 PRESENTATION La température de l’air Le degré hygrométrique de l’air Le niveau acoustique L’hygiène de l’air La pression Finalité Maintenir une ambiance contrôlée dans un milieu en jouant sur : 6 Objectifs Expliquer et analyser le fonctionnement d’une installation frigorifique. Connaître les fluides frigorigènes et leur impact sur l’environnement. Faire un choix judicieux de ces fluides; Savoir faire un bilan frigorifique; Connaître les propriétés de l’air humide utilisé pour climatiser les locaux. PRESENTATION 7 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : CONTENU CONTENU NIVEAU D’ATTEINTE Notions de base Fluides frigorigènes Physique de la production de froid Bilan Frigorifique Air humide 1ère partie : Physique du froid 8 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : CONTENU CONTENU NIVEAU D’ATTEINTE Procédés et systèmes de climatisation Détermination des caractéristiques Technologie du circuit frigorifique Conduite des installations Asservissement du circuit 1ère partie : Physique du froid 9 TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : CONTENU THERMODYNAMIQUE TRANSFERT THERMIQUE MECA NIQUE DES FLUIDES ELECTRICITE ELECTRONIQUE MECANIQUE (GENERALE, RDM) Comment ? Avec Quoi ? pourQuoi ? Si… alors ? 4 notions fondamentales 10 PHYSIQUE DU FROID NOTIONS DE BASE 11 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Thermométrie) Relations entre les températures en °F, en °C et en K • • • Définition de la température T(K) = (°C) + 273,15 (°F) = 1,8.(°C) + 32 (°C) = (5/9).[(°F) – 32] 12 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Thermométrie) E1 E3 E2 60°F 2K 300°C Thermomètre 573 572 288,6 15,6 -456 -271 Fahrenheit Kelvin Celsius 13 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Thermométrie) Si l’échelle Celsius commence à 0°C, quelles seront les valeurs correspondantes sur les échelles Fahrenheit et Kelvin ? •Valeur sur l’échelle Fahrenheit : •Valeur sur l’échelle Kelvin : Convertir 253 degrés Fahrenheit en Kelvin : 0 + 32 = 32 (5/9).[253 – 32] + 273 = 395,8 K 0 + 273 = 273 14 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Calorimétrie) Définir les termes suivants : • Chaleur • Froid • Chaleur sensible • Chaleur latente • Vaporisation • Condensation 15 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Calorimétrie) Chaleur sensible eau 100 °C A pression atmosphérique 1 kg d’eau (0°C) + 418 kJ = 1 kg d’eau (100°C) 0°C 16 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Calorimétrie) Chaleur latente 100 °C 100 °C eau vapeur 1 kg d’eau (100°C) + 2260 kJ = 1 kg de vapeur (100°C) A pression atmosphérique 17 Chaleur sensible = quantité de chaleur qu’il faut fournir ou retirer à un corps pour modifier sa température sans modifier son état. Chaleur latente = quantité de chaleur qu’il faut fournir ou retirer à un corps pour le faire changer d’état physique sans modifier sa température PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Calorimétrie) Chaleur sensible Chaleur latente Chaleur sensible 150°C 18 l Q l m  l = chaleur latente de changement d’état (en J/kg). Eau l v=2260 kJ/kg, Glace l f=335 kJ/kg. Changement d’état physique à = cste : Chaleur latente s Q m c    Q = quantité de chaleur sensible en J c = Chaleur massique du corps considéré en J/(kg .K) m = masse du corps considéré en kg = différence de température en °C ou K. Variation de température : Chaleur sensible PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Calorimétrie) Enthalpie : QS + Ql 19 joule (J) = unité de mesure de la quantité de chaleur Autres unités Symbole Correspondance en joule La calorie La kilocalorie cal kcal 4,185 4,185.103 La thermie th 4,185.106 La frigorie fg -4,185.103 Le British Thermal Unit BTU 1,055.103 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Calorimétrie) 20 Chaleur massique (chaleur molaire) PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Calorimétrie) C’est la quantité de chaleur qu’il faut fournir à 1 kilogramme de ce corps pour élever sa température de 1°C, sans modifier son état physique. Par définition, la chaleur massique de l’eau est, à pression constante normale (1,013 bar), de 4185 joules par kilogramme par degré Celsius (4185 J.kg-1.K-1).  Lorsque cette chaleur est rapportée à l’unité de mole, elle porte le nom de chaleur molaire NTAYE et ABLE discutent sur l’unité de la chaleur massique. NTAYE soutient que la chaleur massique est exprimée en J.kg-1.K-1, ce qui est différent de J.kg-1.°C-1. ABLE soutient le contraire, en disant que les deux écritures sont identiques. Lequel des deux a raison et pourquoi ? 21 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Calorimétrie) Quelle quantité de chaleur faut-il soustraire à 1500 kg de viande, de chaleur massique c = 2,93 kJ.kg-1.K-1, pour abaisser sa température de 30°C à +2°C ? Exercice d’application (p. 10) 22 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Calorimétrie) VRAI FAUX La vaporisation d’un corps pur se fait toujours à la même température pour une pression donnée A une pression donnée, la température de vaporisation d’un corps pur reste constante La vaporisation est un phénomène indépendant de la pression La vaporisation d’un corps pur est un phénomène exothermique 23 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Calorimétrie) Donner la différence entre les termes : •Vaporisation / Evaporation / Ebullition Donner la différence entre les termes : •Condenseur / Condensateur 24 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Calorimétrie) SOLIDE VAPORISATION LIQUIDE GAZ SUBLIMATION CONDENSATION SOLIDIFICATION FUSION CRISTALLISATION 25 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Calorimétrie) ÉTAT PHYSIQUE PHÉNOMÈNE PHYSIQUE UTILISATION INDUSTRIELLE Solide Liquide Gazeux Fusion Conditionnement d’air Compléter les cases vides selon votre compréhension Sidérurgie Fabrique de glace Vaporisation Condensation Solidification 26 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Calorimétrie) • Dire le nom du diagramme ci-dessous et le compléter A B C Tronçon AB : ................................... Tronçon BC : ................................. Tronçon ABC : ................................ point B : zone zone zone Nom du diagramme : ............................................................... Diagramme de phase (Andrews) Critique Courbe de rosée Courbe d’ébullition Courbe de saturation P (bars) L + V Vapeur V (m3/kg) Liquide 27 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Applications) Point triple Point critique 28 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Thermodynamique) DÉFINITION • Equilibre mécanique • Equilibre thermique • Equilibre thermodynamique (P) (T) (P, V, T) 29 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Thermodynamique) Définir les termes suivants : • Système • Système fermé • Système ouvert •Système adiabatique • Cycle 30 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Thermodynamique) •Donner la définition d’un « Gaz Parfait » • Ecrire l’équation caractéristique des Gaz Parfaits sous 2 formes (en fonction de P : pression, V : volume, T : température)   . . . PV n RT  . . PV n R cste T   31 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Thermodynamique) Paramètre constant Equation caractéristique Equation caractéristique entre 2 états 1 et 2 Transformation isotherme Transformation isobare Transformation isochore • Remplir le tableau en écrivant les équations caractérisant le type de transformation et celle entre deux états 1 et 2 de cette transformation T PV = cste P1V1 = P2V2 P V/T = cste V1/T1 = V2/T2 V P/T = cste P1/T1 = P2/T2 32 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Thermodynamique) • Ecrire l’équation caractéristique des Gaz Parfaits en fonction du volume massique v (m3/kg) et de la masse volumique (kg/m3) en partant de PV = nRT En fonction de v : En fonction de : . . P v r T  . . P r T   33 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Thermodynamique) • Quelle est la différence entre ces 2 constantes ? • Donner la valeur des constantes molaire R et massique r de l’air considéré comme un Gaz Parfait (en précisant leur unité) R = r = 8,314 8,32 J.mol-1.K-1 287 J.kg-1.K-1 34 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Thermodynamique) Relation cp – cv = .................. Cp - Cv = .................. Cp / Cv = cp / ........... = ........…….. Relation entre pressions partielle (P) et totale (PT) : ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… Unité • Compléter les relations suivantes et donner leurs unités (c : chaleur massique; C : chaleur molaire) r R cv  T P P  J.kg-1.K-1 J.mol-1.K-1 ---- Ecrire Cp et Cv = f(R, ) 35 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (Applications du 1er principe) SYSTÈME FERMÉ Transformation ouverte Transformation fermée (Cycle) SYSTÈME OUVERT Transformation ouverte W + Q = H Avec H = (U+PV) W + Q = U W + Q = 0 36 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (correspondances) Grandeur Symbole Unité Valeur (si possible. Sinon, un trait) Température thermodynamique Température absolue Température Fahrenheit Pression atmosphérique (en bar) Pression absolue Compléter le tableau de correspondance entre les unités T K --- T K ---  °F --- P atm 1,013 (en bar) P Pa --- 37 PHYSIQUE DU FROID Notions de base (correspondances) Grandeur Symbole Unité Valeur (si possible. Sinon, un trait) Masse volumique Débit massique Débit volumique Un giga gramme (en grammes) Un hecto litre (en litres) Compléter le tableau de uploads/Management/ esetec-froid-gee-diapos-1a-physique.pdf