Le fluide frigorigène est du forane (1,1 - Dichloro-1-Fluoroéthane)

Le dispositif comprend :

- un évaporateur, cylindre de verre vertical à l'intérieur duquel est placé un serpentin de cuivre. De l'eau circule dans le serpentin. Pour passer à l'état vapeur, le réfrigérant extrait de la chaleur à l'eau circulant dans le serpentin.

Fig. 3 : Photo de l'évaporateur (en marche)

- un compresseur (puissance 810 w). Il se trouve à l'intérieur d'un boîtier hermétique et est branché directement sur un moteur électrique. Il transvase en le comprimant le forane à l'état vapeur de l'évaporateur (situé à droite) vers le condenseur (situé à gauche).

- un condenseur, réalisé de manière identique à l'évaporateur.

Fig. 4 : Photo du condenseur (en marche)

La vapeur venant du compresseur se condense en transférant la chaleur à l'eau circulant dans le serpentin. Le liquide refroidi s'accumule au fond du condenseur et son niveau contrôle une soupape d'expansion activée par un flotteur. Cette soupape évacue le liquide réfrigérant à l'évaporateur.

Lorsque le liquide chaud à pression élevée passe par le siège de la soupape, sa pression baisse pour atteindre celle de l'évaporateur et sa température doit tomber à la température de saturation à la pression inférieure. La baisse de température est accompagnée de la formation de bulles de vapeur qui sont visibles par le hublot de regard situé sur la canalisation qui renvoie le mélange liquide/vapeur à l'évaporateur.
 

2. INSTRUMENTS DE MESURE

- 2 manomètres différentiels indiquant l'écart de pression entre l'intérieur de l'évaporateur ou du condenseur et le milieu ambiant.

- 2 débitmètres (rotamètres), tubes en verre, avec flotteur d'indication en acier inoxydable. Ils permettent de régler le débit d'eau dans les serpentins de l'évaporateur et du condenseur .

- 1 indicateur de température numérique à 12 voies. Il est muni de 7 thermocouples à tige de type K (chromel-alumel). Ils mesurent les températures du forane , d'entrée et de sortie de l'eau dans l'évaporateur et le condenseur . La résolution des mesures de température est de 0,1°C.
 

3. MANIPULATION

Pour mettre l'appareil en marche, ouvrir la vanne d'alimentation en eau et appuyer sur l'interrupteur de démarrage.

Ouvrir les soupapes indiquées sur la figure ci-dessous pour un service normal. Ceci permet à la vapeur d'être aspirée de l'évaporateur par le compresseur et au liquide condensé de retourner du condenseur à l'évaporateur.

Le débit d'eau dans l'évaporateur sera fixé à 10 g/s

Pour chacun des 7 essais, dont les caractéristiques des débits d'eau dans le condenseur et l'évaporateur sont indiquées dans le tableau ci-dessous, noter les pressions et les températures lorsque l'équilibre thermique est atteint.
 

Test N°	1	2	3	4	5	6	7
(g/s)	10	10	10	10	10	10	10
(g/s)	50	40	30	20	15	10	4

Pour mettre l'appareil à l'arrêt, couper l'interrupteur et l'alimentation en eau, ensuite fermer les soupapes comme il est indiqué sur la figure ci-dessous.

4. RÉSULTATS

    4.1. Courbe de pression de vapeur saturante

Porter sur un graphique l'évolution de la pression de vapeur saturante du forane en fonction de la température (pour cela, on tracera une seule courbe portant toutes les valeurs de la pression de vapeur saturante du forane mesurée dans le condenseur et dans l'évaporateur en fonction de la température du forane).
 

    4.2. Calcul des transferts de chaleur et du coefficient de performance

Pour chacun des 7 essais effectués :
 

• calculer les débits de quantités de chaleur échangées du côté évaporateur (signe) et du côté condenseur (signe) sachant que la chaleur massique de l'eau est ,

• en déduire la puissance de compression  (signes de  qui représente un travail reçu par le système thermodynamique),

• calculer le coefficient de performance (celui-ci est défini comme le rapport de la quantité de chaleur enlevée à la source chaude au travail reçu par le fluide lors de la compression),

• comparer les valeurs du coefficient de performance obtenues avec les valeurs théoriques calculées pour un cycle de Carnot fonctionnant entre les mêmes températures.