calcul cop et puissances évaporateur et condenseur
DESCRIPTION
Démarrer un groupe froid virtuel, effectuer des relevés de pression, températures, etc... en déduire par calcul le COP et les puissances échangées au condenseur et à l'évaporateurTRANSCRIPT
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AZPROCEDE, SIMULATION DYNAMIQUE DE PROCÉDÉSWWW.AZPROCEDE.FR
Modèle: Groupe Frigo mono-étagéCalculs COP etPuissances évaporateur et condenseur
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Démarrer le groupe frigo mono-étagé avecles conditions de fonctionnement par défaut
Relever les données pour calculer les puissances:# échangées à l’évaporateur et au condenseur,# fournie au compresseur
Réaliser les calculs de puissance par deux méthodes:# bilan enthalpique direct,# chauffage – refroidissement et changement d’état
Calculer le COP type machine frigo ou pompe à chaleur,
Comparer les valeurs aux relevés et conclure
Exercice: calculs puissances et COP
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Démarrage du groupe frigo mono-étagé
Conditions de fonctionnement (défaut):Compresseur à 2900 tr.mn-1, cylindrée 10 cm3,
volume mort 0.5 cm3, rendement isentropique 80%,
Température source froide -5°C, source chaude 20°C,
Détendeur adapté, simulation en mode simple.
Démarrer le compresseur (clic gauche),Attendre quelques minutes la mise en régime
stationnaire,Relever les valeurs nécessaires aux calculs.
Exercice: calculs puissances et COP
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Groupe frigo démarré, vérification des conditions de fonctionnement
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Relevés à l’évaporateur: entrée
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Relevés à l’évaporateur: sortie
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Relevés à l’évaporateur
Entrée 1.97 bar a, -10.4°C,Enthalpie massique 234.0 kJ.hg-1,Mélange liquide-vapeur (23.2% vapeur),
Changement d’état à 1.97 bar a, -10.4°C,Chaleur latente 392.3-186.0=206.3 kJ.kg-1,Cpliq=1.31 kJ.kg-1.°C-1, Cpvap=0.84 kJ.kg-1.°C-1,
Sortie 1.97 bar a, -8.4°C,Enthalpie massique 394.0 kJ.kg-1,Vapeur surchauffée de -8.4+10.4=2.0°C,
Exercice: calculs puissances et COP
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Relevés au condenseur: entrée
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Relevés au condenseur: sortie
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Relevés au condenseur
Entrée 7.0 bar a, 40.4°C,Enthalpie massique 427.0 kJ.kg-1,Vapeur surchauffée de 40.4-26.5=13.9°C,
Changement d’état à 7.0 bar a, 26.5°C,Chaleur latente 413.0-236.8=176.2 kJ.kg-1,Cpliq=1.43 kJ.kg-1.°C-1, Cpvap=1.01 kJ.kg-1.°C-1,
Sortie 7.0 bar a, 24.5°C,Enthalpie massique 234.0 kJ.kg-1,Liquide sous-refroidi de 26.5-24.5=2.0°C,
Exercice: calculs puissances et COP
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Relevés compresseur et cycle
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Propriétés du liquide bouillant et de la vapeur saturante(point de changement d’état L-V)
Propriétés des points du cycle(vapeur, liquide, ou liq.+vap.)
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Tableau de relevés
Exercice: calculs puissances et COP
Etat physiquePression
Bar aTempérature
°CEnthalpie
kJ/kgCp liq/vapkJ/kg/°C
Chaleur latentekJ/kg
Entrée évaporateur 23,2% vapeur 1,97 -10,4 234,0
Changement d'étatLiq.bouillant
1.97 -10,4186,0 1,31
206,3Vap.saturante 392,3 0,84
Sortie évaporateur Vap.surchauffée 1,97 -8,4 394,0
Compresseur Vap.surchauffée
Entrée condenseur Vap.surchauffée 7,0 40,4 427,0
Changement d'étatVap.saturante
7.0 26,5413,0 1,01
-176,2Liq.bouillant 236,8 1,43
Sortie condenseur Liq.froid 7,0 24,5 234,0
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Puissance reçue à l’évaporateur
Calcul par débit × (enthalpie sortante – enthalpie entrante)puissance = 3.76 × (394.0-234.0)=601.6 W
Calcul par changement d’état et surchauffe vapeur:débit × titre liquide × Lv(Teb) = 3.76 × 0.232 × 206.3=
595.7 Wdébit × Cpvap × (Tsortie-Teb) = 3.76 × 0.84 × (-
8.4+10.4)=6.3 Wcumul: 595.7+6.3=602.0 W
Relevé: 601.9W
Toutes ces valeurs (calculées - relevées) sont cohérentes.
Exercice: calculs puissances et COP
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Puissance cédée au condenseur
Calcul par débit × (enthalpie sortante – enthalpie entrante)Puissance = 3.76 × (234.0-427.0) = -725.7 W
Calcul par refroidissement vapeur, changement d’état et refroidissement liquide:débit × Cpvap × (Teb-Tentrée) = 3.76 × 1.01 ×(26.5-40.4) = -
52.8 Wdébit × Lc(Teb) = 3.76 × (-176.2) = -662.5 W
débit × Cpliq × (Tsortie-Teb)= 3.76 × 1.43 ×(24.5-26.5)=-10.8 W
cumul: -52.8-662.5-10.5 = -726.1Relevé: -726.0W
Toutes ces valeurs (calculées - relevées) sont cohérentes.
Exercice: calculs puissances et COP
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Puissance reçue au compresseur
Calcul par débit × (enthalpie sortante – enthalpie entrante)Puissance = 3.76 × (427.0-394.0) = 124.1 W
Relevé: 124.1 W
Ces valeurs (calculées - relevées) sont cohérentes.Le bilan énergétique sur l’ensemble du cycle est
vérifié:601.9+124.1-726.0=0
Exercice: calculs puissances et COP
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COP
COP réfrigérateur ou climatisationCOPfroid=601.9/124.1=4.85Pour 1W dépensé, on retire 4.85W du réfrigérateur.
COP pompe à chaleurCOPchaud=726.0/124.1=5.85Pour 1W dépensé, on amène 5.85W à la source
chaude.
Exercice: calculs puissances et COP
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Les puissances calculées, quelque soit la méthode, sont en concordance avec les puissances relevées.
Les relevés sont réalisés avec 3 ou 4 chiffres significatifs.
L’incertitude sur les puissances calculées porte sur le 4ème chiffre significatif.
Conclusion de l’exercice: