5 • Cycles
thermodynamiques
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5.8 Le cycle frigorifique
à compression thermique de vapeur
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Travail de liquéfaction. Le cycle comporte donc une compression isotherme et une détente adiabatique. Tout le débit gazeux passe au travers
du compresseur alors que seulement une partie x de ce débit passe au
travers du détendeur. Le travail de compression isotherme réversible est
à nouveau donné par :
w c = (h 2 − Ts 2 ) − (h 1 − Ts 1 )
Le travail récupéré sur la turbine adiabatique réversible et le travail net
de compression par unité de masse de gaz comprimé sont alors respectivement égaux à :
w t = x(h t − h 3 )
[5.58]
w net = T 1 (s 1 − s 2 ) − y(h 1 − h L )
[5.59]
et le travail net de compression par unité de fluide liquéfié s’obtient :
[5.60]
Le travail net de compression est inférieur à celui du cycle de Linde si
l’énergie de détente de la turbine est récupérée.
Le cycle de Claude, dans des versions plus sophistiquées que celle présentée ici, est très largement utilisé dans des unités de liquéfaction des
gaz de l’air ainsi que pour la liquéfaction de l’hélium dans une version à
deux turbines.
5.8 Le cycle frigorifique
à compression thermique de vapeur
Comme le cycle frigorifique à compression mécanique de vapeur, ce
cycle comprend deux isobares (l’une à haute pression HP et l’autre à
basse pression BP) avec changement de phase liquide/vapeur. Le passage
de liquide de la HP à la BP s’effectue, comme dans le cas de la compression mécanique de vapeur, au travers d’un organe de détente (capillaire
ou vanne de laminage). Mais la compression des vapeurs entre la BP et
la HP s’effectue en utilisant le phénomène physique de la sorption. Le
net
1 1
2
1
(
) (
)
L
w
T s s
h h
y
y
-
=
-
-