Etude d'un cycle frigorifique transcritique au CO2 muni d'un détendeur à éjecteur
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Date
2008
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Abstract
En raison des changements climatiques et réchauffement de la planète et des futures
législations sur l’utilisation des frigorigènes, de nouveaux fluides doivent être envisagés dans
les systèmes de conditionnement d’air et de pompes à chaleur. En effet, la réfrigération au
travers des fluides utilisés, est un acteur important de la pollution de l’atmosphère par les gaz
fluorés. A cet égard, le CO2 (R744) paraît être l’un des frigorigènes les plus prometteurs et
suscite beaucoup d’intérêt dans les domaines industriel et scientifique. Sa pression de vapeur
est bien plus élevée que celle d’autres frigorigènes classique et sa température critique est
d’environ 31°C, ce qui implique un fonctionnement en régime supercritique où la
condensation par refroidissement n’est plus possible. L’inconvénient majeur de ce type de
cycle (cycle transcritique au CO2) est la perte énergétique importante lors de la détente
isenthalpique du CO2 principalement due aux irréversibilités se produisant lors de cette
transformation.
Cette étude présente une analyse théorique d’une machine frigorifique transcritique à
CO2 munie d’un détendeur à éjecteur. Ce dernier remplace le détendeur d’une machine
frigorifique transcritique à CO2 classique pour améliorer les performances de la machine
frigorifique en réduisant les pertes du processus de détente.
Les différentes études entreprises sur ce thème de recherche montrent que les
performances du système sont liées aux paramètres thermodynamique et géométriques de
l’éjecteur. De ce fait en utilisant un modèle mathématique monodimensionnel basé sur les
principes de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l’énergie, l’éjecteur
est dimensionné en régime optimal pour une puissance frigorifique de 10 kW.
Par ailleurs, le coefficient de performance (COP) du système ainsi que le gain énergétique
(COP/COPb) réalisé par rapport au cycle de base sont déterminés dans les mêmes conditions
de fonctionnement que celles du dimensionnement de l’éjecteur.
Ainsi, pour une pression de refoulement du compresseur de 100 bar le (COP) de la machine
est multiplié par environ 1,72.
Enfin, l’effet de la pression de refoulement du compresseur ainsi que celui de la
surchauffe à l’évaporateur sur les performances de la machine frigorifique transcritique à CO2
munie d’un détendeur à éjecteur sont examinés.