Cycle de réfrigération de base

Basic refrigeration cycle – Linde circuit | Areacademy

Qu’est-ce qu’un cycle de réfrigération et comment fonctionne-t-il ?

Le cycle de réfrigération simple comporte quatre processus principaux : la compression, la condensation, la détente et l’évaporation. Ces processus se déroulent respectivement dans le compresseur, le condenseur, le détendeur et l’ évaporateur.

Dans les installations réelles, le cœur du système de réfrigération est unité de condensation, où se déroule le processus de compression et de condensation du réfrigérant (en savoir plus).

La figure suivante illustre le schéma du cycle de réfrigération avec les processus susmentionnés, qui peut également être représenté dans le diagramme log(p)-h, comme le montre la figure 1. Ces processus thermodynamiques forment un cycle fermé appelé circuit théorique de Linde, qui est le circuit standard des véritables systèmes de réfrigération à compresseur.

Processus de compression

Comme le montre la figure 1, le cycle de réfrigération de base commence au point 1′. Ici, le compresseur (en savoir plus) aspire la vapeur de réfrigérant surchauffée par le tuyau d’aspiration et commence à la comprimer. La pression, la température et l’énergie de la vapeur comprimée augmentent rapidement. Le volume spécifique, en revanche, diminue de manière significative. La compression se termine au point 2, qui détermine les paramètres de la vapeur qui sort du compresseur. À ce stade, la température et l’énergie de la vapeur du réfrigérant (en savoir plus) ont la valeur la plus élevée de tout le cycle.

Processus de condensation

La distance entre les points 2 et 3 représente le processus de refroidissement de cette vapeur surchauffée à haute pression jusqu’au point où elle commence à se condenser (en savoir plus). Son énergie et son volume spécifique diminuent légèrement. Au point 3, la vapeur n’est plus surchauffée. Au lieu de cela, elle devient complètement saturée (x = 1).

Le processus de condensation est illustré entre les points 3 et 4. C’est une transition de phase par laquelle la vapeur saturée devient progressivement un liquide saturé. Au cours de ce processus, beaucoup d’énergie est libérée sous forme de chaleur, qui doit être rejetée. La condensation se produit dans des conditions de pression et de température constantes et se termine au point 4 où la qualité « x » du réfrigérant est égale à zéro (x = 0).

Processus de détente

Dans la pratique, il est généralement recommandé de faire en sorte que le réfrigérant soit légèrement sous-refroidi. Le processus de sous-refroidissement survient des points 4 à 4′ et permet au réfrigérant d’entrer dans le détendeur. Avec le sous-refroidissement (en savoir plus), nous augmentons également la capacité de refroidissement spécifique (le segment entre les points 5 et 1 sur le graphique).

Un détendeur est utilisé pour réduire la pression du réfrigérant, qui y entre sous forme de liquide sous-refroidi (point 4′) et en ressort sous forme de mélange liquide-vapeur au point 5. La qualité de ce mélange a une valeur comprise entre zéro et un (0 < x < 1). Le processus de détente est traité comme un processus isenthalpique : l’énergie (enthalpie, kJ/kg) du réfrigérant est constante.

Processus d’évaporation

La ligne allant des points 5 à 1 représente le processus d’évaporation à température et pression constantes. La charge thermique du fluide refroidi est transférée au réfrigérant via la surface d’échange thermique de l’évaporateur (en savoir plus). Par conséquent, l’énergie du réfrigérant augmente considérablement. Lorsque toute la phase liquide du mélange liquide-vapeur est évaporée, le point 1 est atteint, définissant la vapeur saturée du réfrigérant (x = 1).

Enfin, la vapeur saturée du réfrigérant s’écoule dans le tuyau d’aspiration. Dans cette section, nous contrôlons la surchauffe du réfrigérant (en savor plus), afin de nous assurer que le réfrigérant entrant dans le compresseur ne contiendra pas la phase liquide. Le cycle complet se termine au point 1′, où le volume spécifique du réfrigérant surchauffé est le plus élevé, et où le processus de compression recommence.

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