Les diagrammes enthalpiques des fluides frigorigènes
Les fluides frigorigènes (ou réfrigérants) sont utilisés dans les systèmes de réfrigération et de climatisation (climatiseurs, pompes à chaleur, frigos, etc.). Pour comprendre le fonctionnement de ces systèmes, on utilise souvent un outil graphique très pratique : le diagramme enthalpique.
Qu'est-ce qu'un fluide frigorigène ?
C'est un fluide capable de :
- s'évaporer à basse température (en absorbant de la chaleur),
- se condenser à température plus élevée (en cédant de la chaleur),
- et de changer d'état facilement (liquide ↔ vapeur) sous l'effet de la pression.
Exemples : R134a, R1234yf, R507A…
Le diagramme enthalpique (h, log(p))
Le diagramme enthalpique classique utilisé pour les fluides frigorigènes est un diagramme :
h-log(p) :
- Axe horizontal (abscisses) : enthalpie (h), en kJ/kg,
- Axe vertical (ordonnées) : logarithme de la pression (log(p)).
Il représente les différents états du fluide :
- Zone liquide à gauche,
- Zone vapeur à droite,
- Entre les deux : la cloche de changement d'état (zone de mélange liquide + vapeur).
Cycle frigorifique dans le diagramme
Le diagramme permet de suivre le cycle thermodynamique d'un fluide frigorigène, en 4 étapes principales :
-
Compression (1 → 2) Le fluide est comprimé → sa pression, température et enthalpie augmentent.
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Condensation (2 → 3) Le fluide cède de la chaleur → il passe de vapeur à liquide (chaleur rejetée au condenseur).
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Détente (3 → 4) Forte chute de pression → le fluide se refroidit brutalement (sans échange de chaleur).
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Évaporation (4 → 1) Le fluide absorbe de la chaleur → il s'évapore (c'est là qu'il "prend le froid").