158
Chapitre 6
atteinte pendant la compression doit être supérieure à la température
haute í µí± í µí°» , et la température atteinte pendant la détente doit être inférieure
à la température basse í µí± í µí°µ . Si ces conditions ne sont pas respectées, alors
les transferts de chaleur ne peuvent pas se faire dans le sens voulu.
Dans un cycle de réfrigération, le fluide a un plus grand volume lorsqu’il
est compressé (après avoir été réchauffé) que lorsqu’il est détendu (après
avoir été refroidi) : cette fois la compression demande plus de puissance que
la détente. La puissance nette ̇
í µí± net sous forme de travail est donc positive,
c’est-à-dire que la machine doit être alimentée en travail par l’extérieur.
En pratique dans les systèmes de réfrigération, on a souvent recours à une
astuce pour faire chuter la température : au lieu d’une turbine, on utilise
une simple soupape (parfois appelée détendeur). Cet élément sans pièce
mobile ne permet pas de dégager de travail (il augmente donc la puissance
consommée par la machine), mais il est beaucoup plus simple de fabrication
et d’utilisation. Cette modification est décrite en figure 6.7.
Figure 6.7 – Cycle de réfrigération modifié. Lorsque l’on utilise des liquides/vapeurs,
il est possible de se dispenser d’extraire du travail lors de la détente. L’utilisation
d’une simple soupape suffit pour faire baisser la température du fluide.
Schéma CC-0 Olivier Cleynen
La soupape, en termes thermodynamiques, permet d’effectuer une détente
entièrement irréversible, augmentant le volume et baissant la pression sans
extraire de travail. Si l’on utilisait un gaz parfait, cela n’aurait aucun effet
sur la température 1 et donc aucun intérêt ; mais lorsque l’on utilise des
liquides/vapeurs, la détente en soupape est un moyen technologiquement
simple de faire chuter la température.
Les cycles de réfrigération ont deux grands types d’application :
Les pompes à chaleur appelées aussi thermopompes (figure 6.8) sont
agencées de façon à rejeter la chaleur vers un corps à haute température, le plus souvent une habitation ;
1 Revoir à ce propos les expériences de Joule et Gay-Lussac étudiées en §4.3.2
p. 90.
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen
Chapitre 6
atteinte pendant la compression doit être supérieure à la température
haute í µí± í µí°» , et la température atteinte pendant la détente doit être inférieure
à la température basse í µí± í µí°µ . Si ces conditions ne sont pas respectées, alors
les transferts de chaleur ne peuvent pas se faire dans le sens voulu.
Dans un cycle de réfrigération, le fluide a un plus grand volume lorsqu’il
est compressé (après avoir été réchauffé) que lorsqu’il est détendu (après
avoir été refroidi) : cette fois la compression demande plus de puissance que
la détente. La puissance nette ̇
í µí± net sous forme de travail est donc positive,
c’est-à-dire que la machine doit être alimentée en travail par l’extérieur.
En pratique dans les systèmes de réfrigération, on a souvent recours à une
astuce pour faire chuter la température : au lieu d’une turbine, on utilise
une simple soupape (parfois appelée détendeur). Cet élément sans pièce
mobile ne permet pas de dégager de travail (il augmente donc la puissance
consommée par la machine), mais il est beaucoup plus simple de fabrication
et d’utilisation. Cette modification est décrite en figure 6.7.
Figure 6.7 – Cycle de réfrigération modifié. Lorsque l’on utilise des liquides/vapeurs,
il est possible de se dispenser d’extraire du travail lors de la détente. L’utilisation
d’une simple soupape suffit pour faire baisser la température du fluide.
Schéma CC-0 Olivier Cleynen
La soupape, en termes thermodynamiques, permet d’effectuer une détente
entièrement irréversible, augmentant le volume et baissant la pression sans
extraire de travail. Si l’on utilisait un gaz parfait, cela n’aurait aucun effet
sur la température 1 et donc aucun intérêt ; mais lorsque l’on utilise des
liquides/vapeurs, la détente en soupape est un moyen technologiquement
simple de faire chuter la température.
Les cycles de réfrigération ont deux grands types d’application :
Les pompes à chaleur appelées aussi thermopompes (figure 6.8) sont
agencées de façon à rejeter la chaleur vers un corps à haute température, le plus souvent une habitation ;
1 Revoir à ce propos les expériences de Joule et Gay-Lussac étudiées en §4.3.2
p. 90.
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen