TP Etude du cycle frigorifique de la PAC Fichier
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Etude du cycle frigorifique d'une PAC Niveau : Terminale STI2D Spécialité : Energie et environnement Durée prévue : 3 h Une pompe à chaleur (PAC) est une machine dont le but est de valoriser la chaleur gratuite présente dans l’environnement : celle présente dans l’air extérieur, le sol. En effet, même "l'air froid" contient une quantité importante d’énergie qui peut être récupérée. Pratiquement, grâce à un fluide décrivant un cycle thermodynamique, la pompe à chaleur retire de la chaleur à une source dite "froide" et la rejette dans une source dite "chaude". Ce transfert fait appel à un processus forcé, puisque chacun sait que la chaleur se déplace de façon naturelle d'une zone chaude vers une zone froide. C'est pourquoi, la PAC doit être entraînée par un compresseur qui lui amènera l'énergie nécessaire à son fonctionnement. On souhaite étudier le cycle frigorifique d'une PAC air/eau A la température extérieure de -7°C, les données du constructeur sont : puissance calorifique = 7 kW puissance électrique absorbée = 2,8 kW Les principaux paramètres représentatifs sont indiqués dans le schéma suivant : Localiser sur le schéma précédent les différents organes (condenseur et evaporateur) du circuit frigorifique. 2. Tracer le cycle de fonctionnement sur le diagramme de MOLLIER ou diagramme enthalpique, A partir de l’exemple du tracé ci-dessous, effectuer le tracé du cycle de fonctionnement sur le diagramme enthalpique. Page 1/4 Placer les axes "basse pression" et "haute pression" sur le diagramme enthalpique, en fonction des pressions absolues calculées ( les pressions indiquées sur les manomètres sont des pressions relatives) Pression absolue = pression relative + 1,013 bar Placer "la détente" sachant que cette phase s'effectue à température constante (d). Placer la température(c) de début de compression Placer la phase de compression, sachant qu'elle suit la courbe d'entropie. d c Caractéristiques en différents points du circuit frigorifique : D'après le diagramme enthalpique réalisée précédemment, donner les coordonnées des différents points suivants : 1 : Aspiration compresseur 2 : Refoulement compresseur 3 : Entrée condenseur Points Pression (Bar) Température (°C) 4 : Sortie condenseur 5 : Entrée évaporateur 6 : Sortie évaporateur Entalphie (kJ/kg) 1 2 3 4 5 6 Page 2/4 Etat du fluide 3. Déterminer le COP théorique et comparer le au COP réel : Calculer la puissance calorifique fournie à l'eau : Peau = Qmeau . Ceau . ΔTeau avec Qmeau : Débit de l'eau (m3/s) Ceau : Capacité thermique de l'eau ΔTeau : Variation de température de l'eau Calculer le débit massique de R410A au condenseur: QmR410A= Peau / ΔHcondenseur Calculer la puissance calorifique reçue par l'évaporateur (récupération de la chaleur de l’air extérieur) : Pévaporateur = QmR410A . ΔHévaporateur Calculer les COPs théorique et pratique : COP théorique = ΔHcondenseur / ΔHcompresseur COP réel = Peau / Pelec Justifier la différence entre les deux COP. Page 3/4 Page 4/4