Rendements d un compresseur

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1 Rendements d un compresseur

2 Sommaire Bilan énergétique d un compresseur Définitions des différents rendements détermination du rendement volumétrique Estimation de la température réelle des vapeurs de refoulement. Exercice

3 Bilan énergétique d un compresseur Entre la puissance électrique fournie et la puissance reçue par le fluide,il y a des pertes. Pel Pm Pth Moteur Compresseur Fluide Pel:Puissance électrique Pm:Puissance mécanique Pi: Puissance indiquée (réelle fournie au fluide) Pth:Puissance théorique (compression isentropique) Pi Fluide

4 Bilan énergétique d un compresseur L énergie mécanique reçue par le compresseur est restituée pour sa grande part au fluide frigorigène et le restant pour compenser les pertes mécaniques dans les quelles,on comprend essentiellement les frottements.

5 Bilan énergétique d un compresseur Qm.h1 Qm.h2 Peff Qa Représentons le compresseur frigorifique,délimité par les vannes d aspiration et de refoulement :on fournit une puissance mécanique (Peff);un débit massique qm de vapeur entrant avec l enthalpie h 1 et sortant avec l enthalpie h 2.Le compresseur échange de chaleur par ailleurs une puissance thermique Qa avec le milieu ambiant.

6 Bilan énergétique d un compresseur Après avoir isolé le système compresseur + fluide frigorigène,on peut écrire,en négligeant les variations d énergie cinétique et potentielle du fluide: Peff+ Qa+ qm (h -h ) 2 1 = 0

7 Définitions des différents rendements Rendement volumétrique Rendement indiqué Rendement mécanique Rendement effectif Rendement isentropique Rendement électrique Rendement de Carnot

8 Rendement volumétrique ηv = qv qv aspiré balayé Le rendement volumétrique permet de comparer le débit volumique de vapeur aspiré au débit volumique balayé(cylindrée totale fois la vitesse de rotation).

9 Rendement volumétrique Le rendement volumétrique correspond à: la détente du volume mort l étanchéité des soupapes et des segments l expansion des vapeurs froides aspirées au contact des parois chaudes du cylindre il y a toujours de l huile avec le fluide frigorigène. Par conséquent,ce dernier doit donc être mesuré ou bien déduit d un bilan sur l évaporateur.

10 Rendement indiqué Le rendement indiqué permet de comparer le travail des forces de pression (travail indiqué)reçu par l unité de masse de fluide pour un compresseur parfait (wth) par rapport un compresseur réel de même cylindrée ( wi) ηi = wth wi

11 Rendement indiqué Le travail des forces de pression reçu par le fluide pour un tour du vilebrequin est représenté en valeur absolue,par l aire du diagramme watt: Wi=-A=m.wi m :la masse de vapeur déplacée par le compresseur.

12 Rendement indiqué Pour un compresseur parfait,on peut écrire : Wth = Ath = avec w th = h 2is Pour un compresseur réel,on a : m th h w 1 th Wi = A = m wi = Vbal = v '' 1 w Vasp wi v ' ' 1 th

13 Rendement indiqué En combinant les trois relations on aboutit à l écriture suivante: Wth = Ath = Vasp Wi = A = wi w v '' = w 1 Vbal v '' w th v1 '' Ath = Vbal A Vasp 1 th ηi = = ηv w v i 1'' A Vbal A i w th v1 '' = A Vasp Ath v1'' = Ath Vbal Vasp Ath η = i Ath η v A

14 Rendement indiqué On ne peut connaître le travail indiqué d un compresseur que par l établissement de son diagramme indiqué. Le rendement indiqué ne peut donc pas être calculé facilement. En règle général,pour des régimes de fonctionnement standard,les valeurs des aires Ath et A ne sont pas trop différents. Dans ce cas,on peut estimer sans trop d erreur que ηi#ηv Attention, cette relation n est plus vraie pour des forts taux de compression.

15 Rendement mécanique ηm = wi weff Le rendement mécanique traduit la fraction d énergie fournie au compresseur qui n est pas transmise sous forme d énergie mécanique au fluide et qui correspond à toutes les pertes se produisant lors du fonctionnement.

16 Rendement mécanique En règle général,le rendement mécanique est donné par le constructeur. Pour les calculs d avant projet,on prendra une valeur du rendement mécanique égale à 0,9. ηm#0,9

17 Rendement effectif Le rendement effectif,encore appelé rendement global compare le travail massique effectif sur l arbre d un compresseur parfait à celui d un compresseur réel. ηeff = On montre facilement que les trois rendements sont liés par la relation suivante: ηeff = ηi wth weff ηm

18 Rendement isentropique Le rendement isentropique de compression compare la variation d enthalpie massique du FF dans un compresseur réel et à celui d un compresseur parfait de même cylindrée η is = ( h ( h 2is 2 h h 1 1 ) )

19 Rendement électrique ηel = Pm Pel Plus la puissance mécanique est importante et plus le rendement électrique s améliore Ordre de grandeur ηel = 0,4 à 0,95

20 Rendement de Carnot ηc = COP COPcarnot COP = Φo Pi To COPcarnot = Tc To avec T en Kelvin Exemple : θo = 5 C θk = COPc = = 5,95 40 ( 5) 40 C

21 détermination du rendement volumétrique Le rendement volumétrique se traduit par un bilan à l évaporateur: qm = Φo ( h ) sortie entrée evaporateur qvaspiré = qm v asp '' η = v Φo ηv = asp qv qv ( h ) sortie entrée qvbalayé evaporateur v '' aspiré balayé

22 détermination du rendement volumétrique En avant projet,si on ne connaît pas la cylindrée du compresseur,on peut utiliser la corrélation suivante: ηv#1 0, 05 Γ Γ:taux de compression

23 Estimation de la température réelle des vapeurs de refoulement. A l aide du rendement isentropique,nous pouvons déterminer l enthalpie des vapeurs de refoulement et par-conséquent la température. HP 2is S=cte 2 ηis = ( h2 ( h is 2 h1 ) h ) 1 BP 1 h2= h1 + ( h2 is h1)/ ηis

24 Exercice Exercice 1 Exercice 2 Exercice 3

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