Récupération du travail de détente dans une machine frigo.

[mc222]

Bonjour,

J'ai 2 questions qui me taraudent un peu sur la machine frigo :

1) Quelle est la difficulté technologique à réaliser une détente isentropique (cycle de Carnot) plutôt qu'une détente isenthalpique (Joule-Thomson) comme c'est généralement le cas ?
2 ) Quelle est la difficulté technologique ou thermodynamique à récupérer une partie du travail de détente et ainsi augmenter l'efficacité de la machine ?

Merci d'avance,

Maxime.

[RomVi]

Bonjour

1) Si en ouvrant une boite de sucres en morceaux tu laisses échapper le contenu sur le sol, pourquoi cela ne forme pas un beau pavé bien régulier avec chaque sucre bien rangé à coté de son voisin ?
2) La détente s'effectue sur le liquide, ce qu'il y a à récupérer est insignifiant.

[mc222]

Bonjour,

1) Ok, donc l'entropie du fluide qui augmente pendant la détente, c'est de l'entropie créée, ce n'est pas de l'entropie échangée avec l’extérieur.
Et d’après ce que tu dis, cette création d'entropie est fatale lors d'une détente. C'est probablement du à la violence du phénomène.
Mais la compression semble tout aussi violente, et là, on a aucun mal à faire l'hypothèse qu'elle soit isentropique.
Hors mis le fait que la compression se fasse sur le gaz et la détente sur la liquide, je ne cerne pas encore la différence fondamentale qui permet
dans un cas d'accepter l'hypothèse isentropique et dans l'autre cas, de l'écarter.

2) Ici, comme le fluide est approximativement incompressible, on ne peut pas en tirer de travail, ok.
Mais pendant la détente, de la

[invitee844e35f]

Salut!

La difficulté principale est que quand on effectue la détente le fluide est diphasique (vap+liq) et que les turbines classiques ne supportes pas le liquide (les gouttes de liquide provoquent des dommages mécaniques aux ailettes de la turbine) .

Il faut des turbines spécialement conçues pour ce type d'applications; Il y a des études , par exemple pag 212 (et peut être même des turbine commercialisées), mais leur prix de construction et entretien justifie difficilement leur installation

[A voir en vidéo sur Futura]

[Sethy]

En regardant cela "de très loin", je me dis que de toute manière quelqu'un doit payer pour ce travail utile.

Soit c'est le compresseur qui aura autant de travail en plus à fournir (ne fut ce que pour "pousser" le liquide dans le système de détente), soit c'est le frigo en étant moins efficace.

Je ne sais pas bien précisément "où" il va y avoir le blème mais je suis sûr qu'il y en aura un quelque part. Sans cela, on améliorerait le rendement du frigo au de la de la limite théorique.

[RomVi]

Non, on peut très facilement récupérer de l'énergie sur la détente, c'est juste qu'il n'y a quasiment rien à récupérer.

[invitee844e35f]

Sethy, théoriquement on pourrait récupérer l’énergie de la détente sans la perdre ailleurs, mais techniquement c'est compliqué/couteux

[Sethy]

Sethy, théoriquement on pourrait récupérer l’énergie de la détente sans la perdre ailleurs, mais techniquement c'est compliqué/couteux

Pour faire mieux que le rendement idéal d'une machine de Carnot ?

[invitee844e35f]

Tu peux faire le calcul et tu verra que tu ne dépasse pas le COP de Carnot

[mc222]

Bonjour à tous,

Merci pour cet échange.
Effectivement, il n'est pas question d’obtenir ni même d'atteindre le COP de Carnot.
Mais je crois que je saisi mieux la difficulté.
La solution consisterai comme le dit Mauro, il faudrait utiliser une turbine.
De plus, au niveau du détendeur, le fluide est bien davantage liquide que gazeux.
Le manque de compressibilité du liquide doit encore limiter le travail récupérable.

En fait, en prenant du recul, j'ai l'impression qu'on essais de valoriser la chaleur produite par un moteur pour alimenter un second moteur.
La valorisation de la chaleur est alors très limitée puisque l'efficacité du premier moteur exige de "libérer" la chaleur dans la source froide, sans contrainte.

Qu'en pensez-vous ?

Maxime.

[RomVi]

Je viens d'effectuer le calcul pour 2 cas de figures : Avec un schéma classique (vanne de détente) et en utilisant une turbine capable de récupérer l'intégralité du travail de détente (donc sur le liquide et la vapeur produite par effet flash). J'ai fixé arbitrairement 10kg/h de R410A dans la boucle, les autres valeurs découlent de ce choix. De toute façon ce sont plus les rapports que les valeurs absolues qui nous intéressent.

Je te laisse tirer les conclusions de ces chiffres.

[Sethy]

Je te laisse tirer les conclusions de ces chiffres.

J'en suis totalement incapable.

[RomVi]

J'ai noté les puissances sur chaque élément, il n'est pas nécessaire de regarder les chiffres en détail dans les petits tableaux en bas.
On voit qu'en ajoutant une turbine on peut récupérer au maximum 12W, sur 180W électrique consommé par le compresseur, donc une économie potentiel de 7%, et en récupérant tout ce qui peut l'être (par le biais d'une turbine di-phasique). C'est notable, mais ce n'est quand même pas faramineux.

L'énergie récupérée n'est pas produite par le compresseur, mais ponctionnée sur la source froide, qui va donc échanger plus de puissance.