Refroidissement isobare froid.

[mc222]

Bonjour à tous,

Dans l'étude d'une machine à froid, il y a un point sur lequel je m'interroge.
Sur le diagramme de Mollier (d'un fluide frigorigène quelconque) ci-dessous, j'ai tracé le cycle frigorifique type.



On peut voir :

1-2 : la compression isentropique;
3-4 : la condensation;
4-6 : la détente;
6-7 : l'évaporation.

Mais il reste les segments :

2-3 : la désurchauffe;
4-5 : le sur-refroidissement;
7-1 : la surchauffe.

Ma question concerne ces trois dernières transformations :

Comment peut on observer une variation de température lors de ces transformations sans observer une variation de pression ?
Dans mon esprit, un fluide qui refroidit dans une conduite doit également baisser en pression.
Pour la désurchauffe (2-3) par exemple, est-ce le fait que la conduite où se produit cette transformation soit directement reliée au refoulement du compresseur qui garantisse une pression constante ?

Merci d'avance,

Maxime
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[petitmousse49]

Bonjour
Si tu appliquse le premier principe de la thermo à une tranche élémentaire de canalisation à travers la quelle peut avoir lieu un transfert thermique, le premier principe de la thermo conduit à :

avec :
dh : variation élémentaire d'enthalpie massique du fluide
: quantité élémentaire de chaleur reçue en traversant la tranche par unité de masse du fluide
: quantité élémentaire de travail "technique" reçue en traversant la tranche par unité de masse de fluide. Ce travail technique massique ne prend en compte que le travail massique des forces autres que celles de pression. Ce travail technique massique est nul si on néglige les pertes de charges (fluide non visqueux...)
La seconde identité thermodynamique s'écrit :
dh=v.dP +Tds
avec v : volume massique du fluide ; ds : variation élémentaire d'entropie massique.
En supposant l'évolution du fluide dans la canalisation réversible :

Par identification il reste :

soit : dP=0.
Il est donc possible de chauffer ou de refroidir un fluide par transfert thermique à travers les parois d'une canalisation de manière isobare.
Evidemment, cette démonstration est très simplificatrice. Elle ne prend pas en compte les frottements, les variations d'altitude en cas de canalisation non horizontale et les variations d'énergie cinétique d'écoulement du fluide.

[mc222]

Bonjour Petitemousse,

Je ne connaissait pas le premier principe de la Thermodynamique sur l'enthalpie.
Du coup tu fais appel à un travail technique que j'ai du mal à cerner.

Pour moi, le seul moyen de refroidir un gaz à pression constante serait par un montage avec un récipient surmonté d'un piston supportant une charge.
Comment en passant simplement dans une conduite, le gaz peut-il refroidir sans que sa pression ne chute ?

[petitmousse49]

Au niveau du raisonnement thermodynamique, il faut bien faire la différence entre système fermé (l'exemple que tu as choisi ) et système ouvert (situation étudiée ici). Les lois sont un peu differentes puisqu'il faut prendre en compte les travaux des forces de pression exercées par le fluide situé en amont et par le fluide situé en aval. La démonstration que je t'ai fournie montre qu'un transfert thermique isobare est possible sous réserve d'une viscosité du fluide d'influence negnégligeable.

[A voir en vidéo sur Futura]