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N°2 - Présentation de la machine frigorifique - niv 5 à 4

N°2 - Présentation de la machine frigorifique - niv 5 à 4

Les machines frigorifiques contiennent un liquide dont l'évaporation permet de prélever de l'énergie dans une ambiance à refroidir (on ne fabrique pas du froid on enlève de la chaleur).
Cette énergie prélevée est ensuite rejetée dans un milieu extérieur par la condensation de ce même fluide frigorigène.



Remarquez que dans cet exemple, le  transfert d'énergie ne s'effectue pas dans le sens normal de circulation de la chaleur : la chaleur circule d'un milieu " froid " à 25 [°C]  vers un milieu " chaud " à 30 [°C]. Ce transfert anormal de chaleur nécessite une consommation d'énergie.

Les fluides utilisés pour véhiculer l'énergie du local à refroidir vers l'extérieur sont appelés " fluides frigorigènes ".
Leur principale caractéristique est leur capacité à s'évaporer à des températures basses et des pressions raisonnables.
Dans les climatiseurs, on souhaite ainsi qu’ils aillent bouillir à faible température dans le local à refroidir (en y puisant de la chaleur).

Ces fluides particuliers autrefois appelés " fréon " du nom d'une marque, sont désignés par la lettre R (Réfrigérant) suivi de chiffres.
Les principaux fluides utilisés autrefois étaient le R12 et le R22. Ils sont aujourd'hui remplacés par des fluides moins polluants tels que le R410A ou le R134A.

Question

Q1 : Quelle est la principale caractéristique particulière des fluides frigorigènes?
La principale caractéristique particulière des fluides frigorigènes est leur capacité à s’évaporer et à se condenser à des températures basses et des pressions raisonnables.
Dans les climatiseurs, on souhaite ainsi qu’ils aillent bouillir à faible température dans le local à refroidir (en y puisant de la chaleur).

Question

Q2 : Quels sont les 2 moyens de faire bouillir de l’eau ?
Pour faire bouillir de l’eau on peut :
- En faire monter la température jusqu’à ce que les molécules à l’état liquide passent à l’état gazeux.
- Abaisser la pression à laquelle elle est soumise jusqu’à de ce que les molécules à l’état liquide « s’envolent » à l’état gazeux

Ainsi en haut du Mont Blanc l’eau bout à 85 [°C] et non à 100 [°C].

Question

Q3 : L’eau peut-elle s’évaporer à une température de 5 [°C]? A quelle condition?
Oui, l’eau peut s’évaporer à 5 [°C] à condition qu’elle soit soumise à une pression extrêmement faible (proche du vide).

Question

Q4: Pour être utilisée comme fluide frigorigène, il faudrait que l'eau puisse s'évaporer à environ 5 [°C] dans le milieu à refroidir.
Est-il envisageable d'utiliser l'eau comme fluide frigorigène dans un climatiseur?
En pure théorie, l’eau pourrait être utilisée comme fluide frigorigène car elle peut bouillir à des températures très faibles à condition qu’elle se trouve à des pressions extrêmement faibles et inférieures à la pression atmosphérique.
L’étanchéité d’une telle machine serait très difficile à réaliser.