Les processus thermodynamiques du cycle de réfrigération sont complexes. Le calcul à l'aide de formules et de tableaux nécessite un effort considérable en raison des trois états différents du réfrigérant liquide, bouillant et gazeux. Par conséquent, pour des raisons de simplification, le diagramme log ph a été introduit.
Concept de cycle de réfrigération
En général, un diagramme log ph montre l'état global d'une substance, en fonction de la pression et de la chaleur. Pour la réfrigération, le diagramme est réduit aux régions pertinentes de liquide et gazeux ainsi que leur forme mixte.
L'axe vertical montre la pression logarithmique et l'axe horizontal montre l'enthalpie c spécifique avec une mise à l'échelle linéaire. En conséquence, les isobares sont horizontales et les isoenthalpes sont verticales. La mise à l'échelle logarithmique permet de représenter des processus avec de grandes différences de pression.
La courbe de vapeur saturée et la courbe du point d'ébullition se rejoignent au point critique K.
• pression p
• enthalpie spécifique h
• Température J
• volume spécifique v
• entropie spécifique s
• teneur en gaz X
Diagramme log ph
La particularité du cycle de réfrigération est qu'il tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire à l'opposé du cycle joule ou vapeur. Un changement d'état se produit lorsque le fluide frigorigène traverse l'un des quatre composants principaux de l'installation de réfrigération. Le cycle de réfrigération proprement dit se compose des changements d'état suivants :
- Vert = compresseur
- Rouge = condenseur
- Jaune = détendeur
- Bleu = évaporateur
- 1 – 2 compression polytropique à la pression de condensation (pour comparaison 1 – 2' compression isentropique)
- 2 – 2'' refroidissement isobare, déséchauffement de la vapeur surchauffée
- 2'' – 3' condensation isobare
- 3' – 3 refroidissement isobare, surfusion du liquide
- 3 – 4 expansion isenthalpique à la pression d'évaporation
- 4 – 1' évaporation isobare
- 1' – 1 chauffage isobare, surchauffe de la vapeur
Quantités spécifiques d'énergie
La quantités spécifiques d'énergie qui peuvent être absorbés et libérés pour atteindre les points d'état sont marqués par des lignes dans le diagramme log ph. L'enthalpie spécifique h peut être lu pour chaque point d'état séparé directement à partir du diagramme log ph.
Si le débit massique du fluide frigorigène est connu, la puissance thermique peut être calculé au moyen de l'enthalpie spécifique au point d'état respectif.
- la ligne h1 – h4 = q0 correspond au refroidissement et donne la puissance frigorifique multipliée par le débit massique.
- la ligne h2 – h1 = pv correspond au travail technique du compresseur, qui est effectivement transféré au fluide frigorigène.
- la ligne h2 – h3 = qc correspond à la chaleur émise et donne la capacité du condenseur multipliée par le débit massique. Il s'agit de la chaleur résiduelle d'une installation frigorifique.
Limiter les isobares
- p1 pression d'évaporation
- p2 pression de condensation
Processus de compression
- identifiant le point d'intersection des isobares p1 avec la température à l'entrée du compresseur T1 donne le point d'état 1.
- identifiant le point d'intersection des isobares p2 avec la température à l'entrée du condenseur T2 donne le point d'état 2.
- la connexion entre les deux points d'état 1 et 2 décrit le processus de compression
Expansion isenthalpique
identifiant le point d'intersection des isobares p2 avec la température T3 en sortie de condenseur donne le point d'état 3.
L'expansion est un processus isenthalpique. Par conséquent, le point d'intersection précédemment marqué peut être connecté aux isobares p1 par une ligne verticale. Il en résulte le dernier point d'état 4 avec la température d'évaporation T4
Révéler les valeurs d'enthalpie spécifiques
Lors du calcul des états de fonctionnement d'une installation frigorifique, il est nécessaire de déterminer les enthalpies spécifiques des changements d'état individuels. La procédure est la suivante :
L'enthalpie spécifique peut être lue à l'aide d'une connexion verticale des points d'état et de l'axe des x.
- h1 spéc. enthalpie après évaporateur
- h2 spéc. enthalpie après compresseur
- h3 spéc. enthalpie après condenseur
- h4 spéc. enthalpie après détendeur
La puissance frigorifique spécifique q0 et la capacité de condensation spécifique qc peut être lu directement à partir du diagramme log ph.
puissance frigorifique spécifique q0 =h1 – h4
capacité de condensation spécifique qc =h2 – h3
