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0 OFPPT ROYAUME DU MAROC MODULE N 2°: ETUDE THERMODYNAMIQUE DES MACHINES FRIGOR

0 OFPPT ROYAUME DU MAROC MODULE N 2°: ETUDE THERMODYNAMIQUE DES MACHINES FRIGORIFIQUES SECTEUR : FROID ET GENIE THERMIQUE SPECIALITE : FROID COMMERCIAL ET CLIMATISATION NIVEAU : TECHNICIEN MAI 2003 RESUME THEORIQUE & GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail DIRECTION RECHERCHE ET INGENIERIE DE FORMATION Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Etude thermodynamique des machines frigorifiques OFPPT/DRIF 1 Remerciements La DRIF remercie les personnes qui ont participé ou permis l’élaboration de ce Module de formation. Pour la supervision : GHRAIRI RACHID : Chef de projet du Secteur Froid et Génie Thermique BOUJNANE MOHAMED : Coordonnateur de C D C du Secteur Froid et Génie Thermique à l’ISGTF Pour l’élaboration : Thami KADDARI ISTA Mâmora – Kénitra DR- Nort Ouest 1 Pour la validation Mr . Abdelilah MALLAK : Formatrice à l’ISGTF Mr . Hachemi SAFIH : Formateur à l’ISGTF Mr. Ahmed BOUAFIA : Formateur à l’ISGTF Mr BARZI Ahmed : Formateur à l’ISTA 1 Marrakech Mr Hassan BEZZAZ : Formateur à l’ISTA 1 Marrakech Mr Samir BELAID : Formateur à l’ISTA Kénitra Mr Lahcen TABAT I: Formateur à l’ISTA Kénitra Les utilisateurs de ce document sont invités à communiquer à la DRIF toutes les remarques et suggestions afin de les prendre en considération pour l’enrichissement et l’amélioration de ce programme. Monsieur Said SLAOUI DRIF Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Etude thermodynamique des machines frigorifiques OFPPT/DRIF 2 SOMMAIRE Page Présentation du module Résumé de théorie I. LES CHANGEMENTS D’ ETAT 6 II. RELATION PRESSION-TEMPERTAURE III. CIRCUIT FRIGORIFIQUE 12 13 III.1. Compresseur 13 III.2. Condenseur 19 III.3. Détendeur 20 III. 4 L’évaporateur III.5 Circuit frigorifique Vi.6 DIAGRAMME ENTHALPIQUE 23 26 28 GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES 35 I. TP1……………………………………………………………………… 36 Evaluation de fin de module 51 Liste bibliographique 53 Annexes Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Etude thermodynamique des machines frigorifiques OFPPT/DRIF 3 MODULE : ETUDE THERMODYNAMIQUE DES MACHINES FRIGORIFIQUES Durée :75 H 60% : théorique 15% : pratique OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAU DE COMPORTEMENT COMPORTEMENT ATTENDU Pour démontrer sa compétence, le stagiaire doit expliquer le cycle de réfrigération par compression, selon les conditions, les critères et les précisions qui suivent. CONDITION D’EVALUATION • A partir de mise en situation • A l’aide de la documentation technique permise par l’enseignant • A partir des consignes données par l’enseignant. CRITERES GENERAUX DE PERFORMANCE • Justesse et exactitude des explications concernant les divers phénomènes physiques du cycle frigorifique. • Exactitude de la location de ces phénomènes à l’intérieur du cycle frigorifique • Utilisation appropriée de la terminologie. PRECISIONS SUR LE COMPORTEMENT ATTENDU CRITERES PARTICULIERS DE PERFORMANCE A- Schématiser un cycle frigorifique par compression B. Représenter le cycle frigorifique par compression • Connaissance exacte des composants de base du circuit frigorifique. • Représentation juste du circuit frigorifique Représentation juste du cycle frigorifique dans le diagramme enthalpique C. Expliquer le phénomène d’échange de chaleur relative au cycle frigorifique D. Expliquer les quatre étapes du cycle frigorifique • Explication adéquate des phénomènes de transfert de chaleur dans un circuit frigorifique • Explication correcte des phénomènes liés au changement d’état de fluide au niveau des éléments du circuit frigorifique CHAMP D’APPLICATION DE LA COMPETENCE • Domaines du Froid Commercial et Industriel (réfrigération, congélation) Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Etude thermodynamique des machines frigorifiques OFPPT/DRIF 4 OBJECTIFS OPERATIONNELS DE SECOND NIVEAU Le stagiaire doit maîtriser les savoir, savoir- faire, savoir percevoir ou savoir- être, jugés préalables aux apprentissages directement requis pour l’atteinte de l’objectif de premier niveau tels que : Avant d’apprendre à schématiser le circuit frigorifique par compression (A) : 1. Décrire les principaux composants du circuit 2. Représenter exactement les liaisons entre les composants du circuit. Avant d’apprendre à représenter le cycle frigorifique par compression (B) 3. Représenter correctement le cycle frigorifique dans le diagramme enthalpique Avant d’apprendre à expliquer le phénomène d’échange de chaleur relatif au cycle frigorifique (C) 4. Expliquer correctement les phénomènes d’échange de chaleur Avant d’apprendre à expliquer les quatre étapes du cycle frigorifique (D) 5. Expliquer correctement les phénomènes liés à l’état du fluide frigorifique au niveau du circuit frigorifique Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Etude thermodynamique des machines frigorifiques OFPPT/DRIF 5 PRESENTATION DU MODULE Le présent module ETUDE THERMODYNAMIQUE DES MACHINES FRIGORIFIQUES se situe parmi les modules qualifiants des formations froid industriel et froid commercial et climatisation. Ce module porte sur : - L’étude des transformations thermodynamiques des fluides frigorigènes d’un circuit frigorifique à compression - La maîtrise du diagramme enthalpique Le volume théorique est de 60 heures Le volume pratique est de 15 heures - . Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Etude thermodynamique des machines frigorifiques OFPPT/DRIF 6 Module N°3: RESUME THEORIQUE ETUDE THERMODYNAMIQUE DES MACHINES FRIGORIFIQUES Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Etude thermodynamique des machines frigorifiques OFPPT/DRIF 7 I. Les changements d'état Définitions : Un corps physique peut prendre 3 états : Solide, liquide ou gazeux. Chaque passage d'un état à l'autre s'appelle changement d'état. La fusion : C'est le passage de l'état solide à l'état liquide. Ce changement d'état s'obtient en apportant de la chaleur au corps que l'on désire faire changer d'état. Pour l'eau, on dira que la glace fond. La vaporisation : C'est le passage de l'état liquide à l'état gazeux. Ce changement d'état s'obtient en apportant de la chaleur au corps que l'on désire faire changer d'état. Pour l'eau, on dira qu'elle bout. La condensation : C'est le passage de l'état gazeux à l'état liquide. Pour réaliser ce changement d'état, le corps doit céder de la chaleur. La solidification : C'est le passage de l'état liquide à l'état solide.Pour réaliser ce changement d'état, le corps doit céder de la chaleur. On dira pour l'eau qu'elle gèle. La sublimation : C'est le passage direct l'état solide à l'état gazeux sans passer par l'état liquide. Pour réaliser ce changement d'état, le corps doit prendre de la chaleur au milieu ambiant. ce changement d'état s'obtient dans des conditions de pression et de température particulières. Le coprs le plus connu qui réalise ce changement d'état est la naphtaline (boule anti-mîtes). Exemple de l'eau : Si nous partons d'un bloc de glace de 1kg à -20°C, sous pression atmosphérique, et que nous le chauffons. Nous allons rencontrer plusieurs étapes fondamentales dans la transformation de ce bloc de glace... Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Etude thermodynamique des machines frigorifiques OFPPT/DRIF 8 De A à B : La température de la glace augemente régulièrement pour atteindre 0°C. La chaleur apportée et nécessaire à cette étape est de 41,8 kJ. C'est de la chaleur sensible (la température augmente). En B : On a un bloc de glace de 1kg à 0°C. De B à C : A 0°C, la 1ère goutte de liquide apparaît et la glace commence à fondre. Pendant toute la fonte de la glace, le mélange liquide/solide aura une température rigouresement égale à 0°C. La chaleur apportée est de 335 kJ, c'est de la chaleur latente (la température reste constante). En C : On a 1kg d'eau entièrement liquide à 0°C. De C à D : La température de l'eau s'élève progressivement jusqu'à atteindre 100°C. Pour réaliser cette augmentation de température, nous devons apporter 419 kJ. C'est de la chaleur sensible. En D : On a 1kg d'eau entièrement liquide à 100°C, c'est du liquide saturé. De D à E : A 100°C, comme nous continuons à apporter de la chaleur, l'eau se met a bouillir et la première molécule de vapeur apparaît. C'est le début de l'évaporation. La température reste constante pendant tout le changement d'état. Quand la dernière goutte de liquide s'évapore, le changement d'état sera terminé, nous aurons apporté 2257 kJ de chaleur latente. En E : Nous avons 1kg de vapeur à 100°C, c'est de la vapeur saturée. Après E : Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Etude thermodynamique des machines frigorifiques OFPPT/DRIF 9 Si on continue à chauffer la vapeur, la tempéraure continue d'augementer nécessitant 1,9 kJ/kg.K. Evolution des températures de changements d'état en fonction de la pression : Plus la pression est élevée et plus la tempéraure du changement d'état augemente. Exemple : à 1,5 bar l'eau bout à 110°C Notion d'enthalpie : Nous avons vu qu'il fallait apporter 2257 kJ de chaleur à l'eau pour l'évaporer et donc la Résumé de Théorie et Guide de travaux pratique Etude thermodynamique des machines frigorifiques OFPPT/DRIF 10 convertir en 1kg de vapeur à 100°C. Si nous ajoutons les 419 kJ nécessaires pour chauffer 1kg d'eau de 0 à 100°C, on obtient alors 2676 kJ, la teneur en chaleur ou en enthalpie d'1 kg de vapeur saturée à 100°C. (Le point 0 de l'échelle d'enthalpie est fixé à une température de matière de 0°C). Notion de surchauffe : Si nous ajoutons de la chaleur à la vapeur saturée sèche à 100°C, il se produit une augmentation de température appelée surchauffe. La chaleur de surchauffe est de la chaleur sensible. pour augmenter 1kg de vapeur uploads/Management/ etude-thermodynamique-des-machines-frigorifique.pdf