Diagramme enthalpique (Diagramme de Mollier)

• Le diagramme enthalpique (diagramme de Mollier) est un outil thermodynamique essentiel pour représenter graphiquement les propriétés et transformations d'un fluide frigorigène.
• Il est largement utilisé dans l'étude des cycles frigorifiques et des pompes à chaleur.

Courbes du Diagramme Enthalpique

• Le diagramme est constitué de plusieurs courbes représentant les états du fluide.

Courbe de Saturation (Courbe en Cloche)

• Délimite les états du fluide (liquide, mélange liquide-vapeur, vapeur) et a une forme de cloche.
• La courbe de rosée (à droite) représente les états où le fluide passe de l'état de mélange à la vapeur saturée sèche (titre x = 1).
• La courbe de bulle (à gauche) représente les états où le fluide passe de l'état liquide saturé à l'état de mélange (titre x = 0).

Isothermes

• Lignes représentant les états ayant la même température.
• Dans la zone de mélange liquide-vapeur, les isothermes sont horizontales.

Isobares

• Lignes représentant les états ayant la même pression.
• Elles sont horizontales dans la zone de mélange liquide-vapeur.

Isochores

• Lignes représentant les états ayant le même volume massique (v).

Isentropiques (ou Adiabatiques)

• Lignes représentant les états ayant la même entropie (s).
• Utilisées pour représenter les compressions et détentes idéales (sans échange de chaleur).

Isenthalpes

• Lignes représentant les états ayant la même enthalpie (h).
• Ces courbes sont verticales dans la zone de mélange liquide-vapeur.

Courbes d'Égal Titre (x)

• Lignes indiquant la proportion massique de vapeur dans le mélange liquide-vapeur.
• Elles vont de x = 0 (liquide saturé) à x = 1 (vapeur saturée).

Formules pour le Calcul des Puissances

Puissance Totale (Pt)

• Puissance thermique totale échangée dans l'installation.
• Formule: Pt = ṁ × Δh, où ṁ est le débit massique du fluide (kg/s) et Δh est la différence d'enthalpie (kJ/kg).

Puissance Brute (Pb)

• Puissance thermique transférée au niveau de l'évaporateur (utile en mode froid) ou du condenseur (utile en mode chaud).
• En mode froid: Pb = ṁ × (h1 - h4), où h1 est l'enthalpie à la sortie de l'évaporateur et h4 à l'entrée.
• En mode chaud: Pb = ṁ × (h2 - h3), où h2 est l'enthalpie à l'entrée du condenseur et h3 à la sortie.

Puissance Nette (Pn)

• Puissance électrique consommée par le compresseur.
• Formule: Pn = ṁ × (h2 - h1), où h2 est l'enthalpie à la sortie du compresseur et h1 à l'entrée.

Coefficients de Performance

COP en mode froid

• COP froid = Pb / Pn = (h1 - h4) / (h2 - h1)

COP en mode chaud

• COP chaud = Pb / Pn = (h2 - h3) / (h2 - h1)

Points Caractéristiques du Cycle Frigorifique

• Point 1: Sortie évaporateur / Entrée compresseur (vapeur saturée ou surchauffée).
• Point 2: Sortie compresseur / Entrée condenseur (vapeur surchauffée).
• Point 3: Sortie condenseur / Entrée détendeur (liquide saturé ou sous-refroidi).
• Point 4: Sortie détendeur / Entrée évaporateur (mélange liquide-vapeur).

Transformations dans le Cycle Frigorifique

• 1 → 2: Compression, idéalement isentropique.
• 2 → 3: Condensation (isobare avec désurchauffe, condensation, sous-refroidissement).
• 3 → 4: Détente (isenthalpe).
• 4 → 1: Évaporation (isobare).