Exercice 1 : Congélateur à ammoniac
Partie A) Thermodynamique : Congélateur à ammoniac. Le schéma ci-dessous
représente un congélateur à ammoniac à deux étages : Chaque étage ...
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). Il sort du condenseur à létat de liquide saturé. Cycle correspondant à létage 2
Lammoniac sévapore à la température EMBED Equation.3 et à la pression EMBED Equation.3 . Il entre dans le compresseur à létat de vapeur saturée ( EMBED Equation.3 ) et en sort à la température EMBED Equation.3 . Ensuite, il se refroidit et se condense dans le condenseur. La pression de condensation est EMBED Equation.3 (pression de vapeur saturante à EMBED Equation.3 ). Il sort du condenseur à létat de liquide saturé.
Pour déterminer les températures EMBED Equation.3 et EMBED Equation.3 , on tiendra compte des rendements isentropiques ( EMBED Equation.3 ) de compression des compresseurs des étages 1 et 2, égaux à 0,748. Préciser la démarche utilisée pour les déterminer.
En utilisant le diagramme de Mollier joint à lénoncé, donner les caractéristiques (pression, température, enthalpie) des sommets des cycles 1 et 2 sous forme dun tableau en respectant les notations du schéma. Préciser aussi les entropies des points 1 et 2 qui se trouvent à létat de vapeur saturée. Tracer les cycles 1 et 2 sur le diagramme de Mollier qui devra être rendu avec la copie.
En supposant que la vapeur surchauffée dammoniac se comporte comme un gaz parfait caractérisé par EMBED Equation.3 et EMBED Equation.3 . Prenant EMBED Equation.3 la température dentrée du compresseur et EMBED Equation.3 , sa température de sortie, donner lexpression de EMBED Equation.3 en fonction de EMBED Equation.3 dans le cas dune compression adiabatique réversible. En déduire le travail massique EMBED Equation.3 de compression correspondant en fonction de EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 et EMBED Equation.3 . En déduire :
les travaux massiques EMBED Equation.3 et EMBED Equation.3 correspondant aux compressions adiabatiques réversibles de lammoniac supposé parfait des cycles 1 et 2.
Les travaux massiques EMBED Equation.3 et EMBED Equation.3 correspondant aux compressions réelles de lammoniac supposé parfait des cycles 1 et 2.
A partir des caractéristiques des sommets des cycles 1 et 2 obtenues à partir du diagramme de Mollier, donner les travaux massiques de compression réelle des cycles 1 et 2 EMBED Equation.3 et EMBED Equation.3 . Comparer-les aux travaux EMBED Equation.3 et EMBED Equation.3 de la question 2) .
Déterminer les fractions liquide EMBED Equation.3 et gazeuse EMBED Equation.3 de lammoniac à la sortie du détendeur du cycle 1 ( EMBED Equation.3 ) et à la sortie du détendeur du cycle 2 ( EMBED Equation.3 ) en utilisant le diagramme de Mollier.
Si la masse dammoniac qui parcourt le cycle 1 est égale à EMBED Equation.3 . Au niveau de léchangeur de chaleur, sachant que toute la chaleur qui est cédée par lammoniac dans le condenseur du cycle 1 est utilisée pour vaporiser lammoniac liquide qui sort du détendeur du cycle 2, déterminer la masse EMBED Equation.3 dammoniac qui circule dans le cycle 2.
Donner les expressions et calculer à partir des caractéristiques des points des cycles 1 et 2
Le coefficient de performance réel du cycle 1
Le coefficient de performance de Carnot du cycle 1
Le coefficient de performance réel du cycle 2
Le coefficient de performance de Carnot du cycle 2
Le coefficient de performance de linstallation frigorifique complète constituée des étages 1 et 2.
1
1
1
1
2
2
2
2
Paroi qui ne laisse passer que la chaleur
Condenseur
Evaporateur
