Etude d’ une pompe à chaleur (suite)
Il s’ agit ici de tracer le cycle thermodynamique de la pompe à chaleur dans le diagramme pression-enthalpie à partir du relevé de différentes grandeurs (pressions, températures).
Après environ 45 minutes de fonctionnement de la pompe à chaleur, nous relevons les températures suivantes à un instant t0 :
| T1 = 10 °C (entrée compresseur) T2 = 53 °C (sortie compresseur) TC = 42 °C (environ) température de l' eau de la pseudo-source chaude. T4 = 27 °C (entrée détendeur) T5 = 0,3°C (sortie détendeur) TF = 1 °C (environ) température de l' eau de la pseudo-source froide. La pression côté condenseur est p2 = 10 bar (pression absolue) La pression côté évaporateur est p1 = 3 bar (pression absolue). Les manomètres indiquent des pressions relatives.
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Les points correspondants aux différentes mesures sont alors placés sur le diagramme de coordonnées :
h (enthalpie massique) du R12 en abscisses (échelle linéaire) - p (pression absolue) en ordonnées (échelle logarithmique).
L' enthalpie de chaque point est alors lue sur ce diagramme :
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point 1 : h1 = 358 kJ.kg
-1.
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point 4 : h4 = 228 kJ.kg -1. |
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point 2 : h2 = 380 kJ.kg
-1.
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point 5 : h5 = 228 kJ.kg -1. |
Les valeurs de l’ enthalpie massique du R12 aux points 4 et 5 suggèrent que la détente du R12 est isenthalpique (aux incertitudes de mesure près). La compression du R12 (à l’ état de vapeur) se rapproche d’ une transformation quasi-isentropique !
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En notant : qC l’ échange thermique entre 1 kg de R12 et la masse m d’ eau de la pseudo-source chaude, (qC<0) qF l’ échange thermique entre 1 kg de R12 et la masse m d’ eau de la pseudo-source froide, (qF>0) w le travail massique échangé entre 1 kg de R12 et les parties mobiles du compresseur (w>0) l’ efficacité thermique eth (ou coefficient de performance COP) de la PAC est obtenue à partie de la relation :
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où qC et
w s’ obtiennent en appliquant le premier principe de la thermodynamique
pour un système ouvert en régime d’ écoulement permanent.
qC = h4 - h2 et w = h2 - h1
Finalement :
L’ application numérique donne : eth = 6,9 ; Cette valeur est à comparer à l' efficacité thermique instantanée à l' instant t0 soit environ 7,6. (soit un écart relatif de 8,6%).
