Congélateur à ammoniac

Congélateur à ammoniac

Chaque étage comprend un évaporateur, un compresseur, un détendeur et un condenseur. Un échangeur de chaleur permet de transmettre la chaleur cédée par l’ammoniac au niveau du condenseur du cycle 1 à l’évaporateur du cycle 2. Les notations utilisées sont celles qui sont indiquées sur le schéma.  Les deux circuits (étages 1 et 2) sont indépendants et peuvent être étudiés comme deux installations frigorifiques distinctes.L’ammoniac s’évapore à la pression et la température . Il entre dans le compresseur à l’état de vapeur saturée ( ) et en sort à la température . Ensuite, il se refroidit et se condense dans le condenseur. La pression de condensation est (pression de vapeur saturante à ). Il sort du condenseur à l’état de liquide saturé. Cycle correspondant à l’étage 2 L’ammoniac s’évapore à la température et à la pression . Il entre dans le compresseur à l’état de vapeur saturée ( ) et en sort à la température . Ensuite, il se refroidit et se condense dans le condenseur. La pression de condensation est (pression de vapeur saturante à ). Il sort du condenseur à l’état de liquide saturé.

Cycle correspondant à l’étage 1

Pour déterminer les températures et , on tiendra compte des rendements isentropiques () 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 l’énoncé, donner les caractéristiques (pression, température, enthalpie) des sommets des cycles 1 et 2 sous forme d’un tableau en respectant les notations du schéma. Préciser aussi les entropies des points 1 et 2 qui se trouvent à l’état 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 d’ammoniac se comporte comme un gaz parfait caractérisé par  et . Prenant la température d’entrée du compresseur et , sa température de sortie, donner l’expression de en fonction de dans le cas d’une compression adiabatique réversible. En déduire le travail massique de compression correspondant en fonction de , ,   et . En déduire :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 et . Comparer-les aux travaux et  de la question 2) .Déterminer les fractions liquide et gazeuse de l’ammoniac à la sortie du détendeur du cycle 1 () et à la sortie du détendeur du cycle 2 () en utilisant le diagramme de Mollier.Si la masse d’ammoniac qui parcourt le cycle 1 est égale à . Au niveau de l’échangeur de chaleur, sachant que toute la chaleur qui est cédée par l’ammoniac dans le condenseur du cycle 1 est utilisée pour vaporiser l’ammoniac liquide qui sort du détendeur du cycle 2, déterminer la masse  d’ammoniac qui circule dans le cycle 2.Le coefficient de performance réel du cycle Le coefficient de performance de Carnot du cycle Le coefficient de performance réel du cycle Le coefficient de performance de Carnot du cycle Le coefficient de performance de l’installation frigorifique complète constituée des étages 1 et 2.