Ecole d’ingénieurs Sup Galilée Université Paris 13

Option ENERGETIQUE 2ème Année

Réfrigérateur à absorption :

Une machine de réfrigération destinée au refroidissement d’un débit d’eau fonctionne selon un cycle à absorption selon le schéma donné sur la figure. Le fluide frigorigène est l’eau et l’absorbant est le Bromure de Lithium. La machine est prévue pour une puissance frigorifique de 100kW. Les conditions de fonctionnement sont telles que la température d’évaporation est de 3°C et la température de condensation est de 34°C. On supposera que la vapeur quittant le désorbeur est uniquement composée d’eau. L’apport de chaleur au désorbeur maintient la température à 80°C dans celui-ci et la température dans l’absorbeur est de 25°C. On supposera que le liquide sortant du condenseur et la vapeur sortant de l’évaporateur sont saturés. On fera également les hypothèses suivantes :

• Le système fonctionne en régime permanent et on négligera à chaque étape les variations d’énergie cinétique et potentielle.
• Le fonctionnement de l’évaporateur et du condenseur est supposé isobare. De même pour les 2 branches de l’échangeur de chaleur sur la boucle absorbeur-désorbeur.
• La détente est isenthalpique.

1. Déterminer les pressions régnant dans le condenseur, l’évaporateur, l’absorbeur, le désorbeur.
2. Déterminer les caractéristiques thermodynamiques des 4 points du cycle frigorifique proprement dit. (température, pression, enthalpie et entropie massique et titre de vapeur le cas échéant).
3. En déduire le débit de fluide frigorigène dans cette partie de la machine.
4. Calculer la puissance calorifique rejetée dans le milieu extérieur au condenseur.
5. A l’aide du diagramme joint, déterminer la concentration de la solution riche quittant l’absorbeur ainsi que son enthalpie. Le diagramme enthalpie-composition pour le mélange binaire eau-LiBr permet de déterminer la composition et l’enthalpie d’un mélange eau-LiBr liquide à saturation sous une pression et une température donnée.
6. De même, on suppose que la solution pauvre quittant le désorbeur est à saturation. En déduire sa composition et son enthalpie à l’aide du diagramme.
7. On admet que le préchauffage de la solution riche dans l’échangeur de chaleur est suffisamment efficace pour que celle ci entre dans le désorbeur à saturation. En déduire la composition et l’enthalpie de cette solution.
   remarque : cette hypothèse bien qu’utile pour réaliser un calcul approximatif est trop optimiste et dans la réalité, en général, la solution entre sous saturée dans le désorbeur et celui-ci est obligé de fournir la quantité de chaleur nécessaire en sus de celle que nous allons calculer ici.
8. Calculer le débit de solution riche quittant l’absorbeur ainsi que le débit de solution pauvre quittant le désorbeur.
9. Calculer la puissance calorifique motrice, c’est à dire celle qui est absorbée par le désorbeur.
10. En déduire la puissance rejetée vers l’extérieur dans l’absorbeur.
11. Calculer l’enthalpie de la solution pauvre entrant dans l’absorbeur.
12. Vérifier le bilan thermique sur l’échangeur de chaleur en faisant des hypothèses simples concernant la pompe et le détendeur.
13. Calculer l’efficacité frigorifique d’un tel système. Commentez le résultat.