Cycle de compression de vapeur : quoi, comment, types, fonctionnement, applications et faits divers :

Dans cet article, le "cycle de compression de vapeur" est discuté et les faits liés au cycle de compression de vapeur sont également brièvement résumés. Le cycle de compression de vapeur est couramment utilisé dans le système de réfrigération.

Dans le système de réfrigération qui suit le cycle de la thermodynamique, est utilisé dans une large gamme. L'énergie de la chaleur se transforme à partir d'un réservoir froid et après ce transfert dans un réservoir chaud. Dans un cycle fermé, des fluides sont utilisés et passent par un processus de compression, de condensation et d'expansion, d'évaporation.

Qu'est-ce qu'un cycle de compression de vapeur ?

Le cycle de compression de vapeur est utilisé dans l'industrie automobile et de la réfrigération. Le refroidissement des produits alimentaires et de la viande stockés dans les entrepôts, les raffineries de pétrole, les usines de traitement chimique et bien d'autres est largement utilisé.

Le cycle de compression de vapeur s'explique comme un réfrigérant liquide qui tourne circulairement dans le système et fonctionne comme un fluide. Le réfrigérant liquide absorbe la chaleur de n'importe quel espace particulier où le refroidissement est nécessaire et peut également éliminer la chaleur de n'importe quel espace particulier où le chauffage est nécessaire pour le système.

Le cycle de compression de vapeur se fait en cycle fermé. Dans le système de cycle de compression de vapeur, le fluide qui fonctionne comme fluide est en fait une vapeur. Dans un mode très rapide, le fluide s'évapore et se transforme alternativement entre la phase liquide et la vapeur ou se condense à l'intérieur de l'installation frigorifique.

Diagramme du cycle de compression de vapeur :

Le cycle de compression de vapeur le réfrigérant liquide change son état de phase deux fois. Dans la première étape, le réfrigérant liquide se change de liquide en vapeur et à l'étape suivante se change de vapeur en liquide.

Le diagramme du cycle de compression de vapeur peut être expliqué à l'aide de deux diagrammes donnés ci-dessous,

• Diagramme Pression – Volume
• Température – Diagramme d'entropie spécifique

Diagramme Pression – Volume

Température – Diagramme d'entropie spécifique

Processus de cycle de compression de vapeur et principe de fonctionnement :

Le cycle à compression de vapeur est une méthode la plus couramment utilisée dans divers domaines car son coût de charge est très faible et la construction du cycle à compression de vapeur est assez simple à mettre en place.

Le processus de cycle de compression de vapeur dans le système de réfrigération fonctionne sur la base de l'inverse Cycle de Rankine. Le processus du cycle de compression de vapeur se déroule en quatre étapes. Ils sont listés ci-dessous,

1. Compression
2. Condensation
3. Étranglement
4. Évaporation

Dans cette section ci-dessous, les quatre étapes sont discutées,

Compression (compression adiabatique réversible) :

Le réfrigérant du cycle de compression de vapeur à basse température et pression s'étend de l'évaporateur à compresseur où le fluide frigorigène est comprimé isentropiquement. La pression monte de p₁ Haut₂ et la température monte de T₁ à T₂. Le travail total effectué par kg de réfrigérant pendant la compression isentropique peut être exprimé comme suit :

l = h₂ - h₁

Où,

h₁ = Quantité d'enthalpie du cycle de compression de vapeur à la température T₁, à l'étape d'aspiration du compresseur

h₂ = Quantité d'enthalpie du cycle de compression de vapeur à la température T₂, à l'étape de décharge du compresseur.

Condensation (rejet de chaleur à pression constante) :

Le réfrigérant du cycle de compression de vapeur passe par compresseur au condenseur à haute température et pression. À pression et température constantes, le réfrigérant est complètement condensé. Le réfrigérant change son état de vapeur à liquide.

Étranglement (expansion adiabatique réversible):

À haute température et haute pression, le réfrigérant du cycle de compression de vapeur est détendu par le processus d'étranglement. Pendant ce temps, le détendeur reste à basse température et pression. Une petite quantité de réfrigérant liquide s'évapore à l'aide du détendeur et une énorme quantité de réfrigérant liquide est vaporisée à l'aide de l'évaporateur.

Évaporation (ajout de chaleur à pression constante) :

Le mélange réfrigérant de vapeur et de liquide est complètement évaporé et se transforme en réfrigérant vapeur. Au cours de ce processus d'évaporation, le réfrigérant absorbe la chaleur latente dont l'état est froid. La quantité de l'absorption de chaleur latente par le réfrigérant dans le cycle de vapeur est connue sous le nom d'effet réfrigérant.

Performance du cycle de compression de vapeur dans le système de réfrigération :

Le cycle de compression de vapeur dans le système de réfrigération fonctionne à l'évaporateur dans la loi de l'équation d'énergie à flux constant,

h₄ + Q_e =h₁ + 0

Q_e =h₁ - h₄

Le cycle de compression de vapeur dans le système de réfrigération fonctionne au condenseur dans la loi de l'équation d'énergie à flux constant,

h₂ + Q_c =h₃ + 0

Q_c =h₃ - h₂

Le cycle de compression de vapeur dans le système de réfrigération fonctionne au détendeur dans la loi de l'équation d'énergie à flux constant,

h₃ + Q = h₄ + W

Nous savons que la valeur de Q et W est 0

Alors, on peut écrire,

h₃ =h₄

La performance du cycle de compression de vapeur dans le système de réfrigération est,

Sortie/Entrée = h₁ - h₄/h₂ - h₁

Qu'est-ce qu'un cycle de compression de vapeur simple ?

L'air à simple cycle de compression de vapeur est utilisé comme réfrigérant et s'évapore à très basse température et à basse pression. L'énergie mécanique est nécessaire pour faire fonctionner le compresseur du système.

Le cycle de compression de vapeur simple peut être expliquer comme le moteur thermique qui fonctionne en marche arrière techniquement connu sous le nom de moteur Reverse Carnot. Le cycle de compression de vapeur simple transfère la chaleur du réservoir à basse température au réservoir à température plus élevée.

Qu'est-ce que le cycle de compression de vapeur d'un système de réfrigération ?

Le cycle de compression de vapeur d'un système de réfrigération est l'un des systèmes de réfrigération les plus couramment utilisés et les plus populaires parmi tous les systèmes de réfrigération. Le cycle de compression de vapeur d'un système de réfrigération est utilisé à la fois à des fins domestiques et industrielles.

Le cycle de compression de vapeur d'un système de réfrigération appartient au cycle de réfrigération qui est principalement de type classe générale et dans ce système, le réfrigérant subit un hasard de phase, minimum pendant un processus. Le cycle fonctionne dans un système fermé et le réfrigérant se déplace dans un mouvement circulaire.

En cycle de compression de vapeur NH₃, R - 12, R- 11 réfrigérant sont des utilisations. Le cycle de compression de vapeur d'un système de réfrigération se compose d'un compresseur de réfrigérant, d'un compresseur de liquide, d'un récepteur de liquide, d'un évaporateur et d'un détendeur, appelés soupape de commande de réfrigérant.

Cycle de réfrigération à absorption de vapeur :

Le cycle de réfrigération à absorption de vapeur peut fonctionner facilement lorsqu'une puissance élevée n'est pas disponible. La principale différence entre le cycle de compression de vapeur et le cycle de réfrigération à absorption de vapeur est que le compresseur est remplacé.

Dans le cycle de réfrigération par absorption de vapeur, l'abaissement de la température du système se fait de manière systeme ferme, le réfrigérant fonctionne comme moyen et élimine la chaleur indésirable de tout espace particulier du système et, après avoir retiré, transfère la chaleur là où la température est plus basse dans le système de réfrigération.

Découvrez notre article sur Température d'aspiration saturée : besoin de connaître les faits critiques

Dans le générateur de cycle de réfrigération à absorption de vapeur, un réducteur de pression, un détendeur, une pompe de condenseur et un absorbeur sont utilisés. L'ammoniac est utilisé dans le système comme réfrigérant et le mélange d'ammoniac, de bromure de lithium, d'eau et d'eau est utilisé comme absorbant.

Cycle de compression de vapeur idéal :

Le système de cycle de réfrigération à compression de vapeur idéal au début, le réfrigérant entre dans le compresseur sous forme de vapeur saturée, après quoi le réfrigérant est devenu froid à l'état liquide saturé à l'intérieur du condenseur. Lorsque le processus d'étranglement se produit dans l'évaporateur, la vapeur et la pression sont absorbées dans l'espace de réfrigération.

Cycle simple de compression de vapeur :

Les systèmes de cycle de réfrigération à cycle de compression de vapeur simple au premier réfrigérant entrent dans le compresseur sous forme de vapeur à basse pression. Après cela, le réfrigérant est devenu surchauffé à une pression plus élevée à l'intérieur du condenseur. Lorsque le processus d'étranglement se produit, la chaleur est libérée et entre dans le processus suivant du cycle.

Découvrez notre article sur Superheat Hvac : C'EST UN CONCEPT IMPORTANT ET 3 FAQ

Cycle de compression de vapeur réel :

Le cycle de réfrigération réel du cycle de compression de vapeur n'est pas le même processus que le cycle de vapeur théorique du processus. Dans le cycle de compression de vapeur proprement dit, une perte et une vapeur inévitable sont présentes. Le fluide frigorigène quitte l'évaporateur à l'état de surchauffer.

Découvrez notre article sur Réfrigération à surchauffe : ses 4 notes importantes

Cycle d'absorption de vapeur :

Le cycle d'absorption de vapeur dans le système de réfrigération peut être décrit comme un réfrigérant condensé dans le condenseur et s'évaporant à l'évaporateur. Dans ce processus, tous les systèmes de réfrigération sont présents, tels que la compression, la condensation et l'évaporation par expansion. Comme réfrigérant, le bromure de lithium, l'eau ou l'ammoniac peuvent être utilisés.

Applications du cycle d'absorption de vapeur :

L'application du cycle d'absorption de vapeur dans le système de réfrigération est donnée ci-dessous,

• Froid domestique
• Entreposage frigorifique et transformation des aliments
• Réfrigération commerciale
• Froid médical
• Refroidissement électronique

Froid domestique:

 Dans les unités d'habitation, la nourriture est stockée dans la réfrigération domestique.

Entreposage frigorifique et transformation des aliments:

Pour la transformation, la conservation et le stockage des produits alimentaires depuis leur origine jusqu'au point de distribution des distributions en gros.

Froid commercial :

Présenter et conserver les aliments frais et congelés dans le magasin de conservation.

Froid médical :

Pour conserver le médicament à la bonne température, la réfrigération médicale est utilisée.

Refroidissement électronique :

Pour contrôler la température dans les grands ordinateurs, Circuit CMOS (Oxyde métallique semi-conducteur complémentaire) le refroidissement électronique est utilisé.

Principe de fonctionnement du cycle d'absorption de vapeur :

Le principe de fonctionnement du cycle d'absorption de vapeur est résumé ci-dessous,

1. Au début du processus, la vapeur provient de l'évaporateur, puis passe à l'absorbeur et la vapeur est absorbée dans l'eau.
2. Au cours du processus d'absorption de la chaleur latente et de la chaleur de mélange est émise.
3. Le processus de refroidissement est effectué par l'absorbeur pour maintenir la température plus basse dans le système.
4. La capacité d'absorption augmente lorsque l'absorbeur est à basse température.
5. Un mélange aqua fort d'ammoniac et d'eau provient de l'absorbeur et va au sommet de l'analyseur à l'aide d'une pompe à travers aqua échangeur de chaleur.
6. Par le générateur, le mélange des chutes d'eau est envoyé à l'analyseur. Dans le générateur, une température plus élevée est présente pour cette raison, l'ammoniac à bas point d'ébullition peut facilement être séparé du mélange.
7. Le processus de chauffage du générateur peut être effectué à l'aide de l'énergie solaire, de la vapeur ou de l'énergie électrique. Pendant ce temps, la vapeur d'ammoniac est soulevée par l'analyseur.
8. Au cours de ce processus, la vapeur humide est devenue de la vapeur sèche et envoyée au condenseur par le redresseur.
9. L'eau est séparée. Après la séparation, l'eau est à nouveau renvoyée au générateur, ce que l'on appelle goutte à goutte. La vapeur d'ammoniac anhydre ne va que dans le condenseur. L'ammoniac liquide passe du condenseur à l'évaporateur en passant par la vanne de détente pour continuer le cycle.
10. Lorsque le mélange aqua est chaud, il s'affaiblit et arrive à l'évaporateur du système à travers le échangeur de chaleur. L'eau chaude faible absorbe à nouveau la vapeur d'ammoniac et le cycle continue.
11. L'échangeur de chaleur de l'aqua chauffe le mélange d'eau forte et passe au générateur dans ce processus, la chaleur est réduite dans les matériaux chauffants du générateur.

Processus du cycle d'absorption de vapeur :

Le processus du cycle d'absorption de vapeur se fait en quatre étapes.

• Processus de compression
• Processus de condensation
• Processus d'extension
• Processus de vaporisation

Processus de compression :

Dans le premier processus du cycle d'absorption de vapeur, le processus de compression est effectué. Dans ce processus, la vapeur reste à très basse pression et température. La vapeur entre dans le compresseur lorsqu'elle est ensuite comprimée de manière isentropique. Après cela, la température et la pression augmentent.

Processus de condensation :

Après avoir terminé le processus dans la vapeur du compresseur, entrez dans condenseur. La vapeur est condensée dans la haute pression et va dans le réservoir récepteur.

Processus d'extension :

Après avoir terminé le processus dans la vapeur du condenseur, entrez dans le détendeur du réservoir récepteur. Le processus d'étranglement se fait à basse pression et à basse température.

Processus de vaporisation :

Après avoir terminé le processus dans la vapeur du détendeur, entrez dans l'évaporateur. Dans l'évaporateur, la vapeur extrait la chaleur et le fluide en circulation dans le milieu environnant et, à basse pression, la vapeur est vaporisée.

Si sans étranglement l'expansion se produit alors le niveau de température chutera à très basse température et subira de la chaleur sensible, de la chaleur latente pour notamment atteindre le stade d'évaporation.

Différence entre la compression de vapeur et le cycle d'absorption :

La différence essentielle entre la compression de vapeur et le cycle d'absorption est le coefficient de performance de la compression de vapeur est élevé et pour le cycle de réfrigération à absorption de vapeur, le coefficient de performance est faible.

Ci-dessous brièvement la différence entre la compression de vapeur et le cycle d'absorption est donnée,

Foire aux questions :-

Question: Notez les avantages du cycle de réfrigération à compression de vapeur.

Solution: Les avantages du cycle de réfrigération à compression de vapeur sont énumérés ci-dessous,

1. Le coefficient de performance est trop élevé.
2. La taille n'est pas trop grande pour cette raison, l'installation est facile.
3. Le coût de fonctionnement est faible.
4. La température peut être facilement gérée à l'aide d'un détendeur régulateur.
5. Évaporateur la taille n'est pas grande.

Question: Notez les inconvénients du cycle de réfrigération à compression de vapeur.

Solution: Les inconvénients de Cycle de réfrigération à compression de vapeur est listé ci-dessous,

1. Les réfrigérants qui sont utilisés sont toxiques.
2. Le coût initial est élevé.
3. Une fuite est présente.