Diagramme enthalpique : Fluides frigorigènes

• Le diagramme enthalpique, aussi appelé diagramme de Mollier, est un outil thermodynamique graphique important.
• Il sert à représenter les propriétés et transformations d'un fluide frigorigène, notamment dans les cycles frigorifiques et les pompes à chaleur.

Courbe de Saturation (Courbe en Cloche)

• Définit les zones d'état du fluide : liquide, mélange liquide-vapeur et vapeur.
• La courbe de rosée (à droite) indique la transition d'un mélange à une vapeur saturée sèche (titre x = 1).
• La courbe de bulle (à gauche) indique la transition d'un liquide saturé à un mélange (titre x = 0).

Isothermes

• Représentent les états à température constante et sont horizontales dans la zone de mélange liquide-vapeur.

Isobares

• Représentent les états à pression constante et sont horizontales dans la zone de mélange liquide-vapeur.

Isochores

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

Isentropiques (ou Adiabatiques)

• Représentent les états d'entropie (s) constante, essentiels pour les compressions et détentes idéales.

Isenthalpes

• Représentent les états ayant la même enthalpie (h) ; ces courbes sont verticales dans la zone de mélange liquide-vapeur.

Courbes d'Égal Titre (x)

• Indiquent la proportion massique de vapeur dans le mélange, variant de x = 0 (liquide saturé) à x = 1 (vapeur saturée).

Puissance Totale (Pt)

• Représente la puissance thermique totale échangée dans l'installation.
• Calculée par la formule : Pt = ṁ × Δh, où ṁ est le débit massique (kg/s) et Δh est la différence d'enthalpie (kJ/kg).

Puissance Brute (Pb)

• Indique la puissance thermique transférée au niveau de l'évaporateur (en mode froid) ou du condenseur (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)

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

Coefficient de Performance en mode froid (COP froid)

• Calculé par la formule : COP froid = Pb / Pn = (h1 - h4) / (h2 - h1).

Coefficient de Performance en mode chaud (COP chaud)

• Calculé par la formule : 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 (isentropique dans le cas idéal).
• 2 → 3 : Condensation (isobare avec désurchauffe, condensation, puis sous-refroidissement).
• 3 → 4 : Détente (isenthalpe).
• 4 → 1 : Évaporation (isobare).