Cours en ligne et simulateur de thermodynamique appliquée

Voyage au cœur d'un réfrigérateur

Voyage au cœur d'un réfrigérateur

Cette page présente une animation qui a été réalisée pour améliorer votre compréhension du fonctionnement d'un réfrigérateur, et comprendre ses bases thermodynamiques, grâce à des copies d'écran des diagrammes et schémas Thermoptim.

Cette animation très simple s'adresse aussi bien à des néophytes qu'à des connaisseurs.

Elle vous permet de visualiser la localisation des différents composants dans le réfrigérateur, le parcours du fluide thermodynamique, et d'obtenir des valeurs de son état thermodynamique (température, pression, titre en vapeur) en différents points, pour des conditions de fonctionnement d'été ou d'hiver.

Présentation de l'animation

L'animation fait appel à SchockWave, dont l'installation vous sera automatiquement proposée.

Lorsque vous accédez à l'animation, la page ci-dessous vous est présentée.

Deux paramétrages ont été retenus, l'un relatif à l'hiver, et l'autre relatif à l'été.

Le premier modèle suppose que le réfrigérateur était placé dans une pièce à 18 °C, ce qui correspond à une situation hivernale.

On s'intéresse ensuite à son utilisation en été dans une cuisine non climatisée, dont la température est égale à 32 °C.

De ce fait, la pression de condensation et le travail de compression sont plus élevés, et la chaleur extraite à l'évaporateur plus faible.

Il en résulte une baisse du COefficient de Performance (COP), grandeur souvent utilisée pour qualifier la performance du réfrigérateur .

En utilisant l'animation, vous pourrez explorer les différents points de ces cycles.

Principaux écrans

Lorsque vous entrez dans l'animation, l'écran suivant vous est présenté. La scène montre une cuisine intégrée, le réfrigérateur est le meuble blanc situé en bas à gauche.

Les boutons situés au dessus de la scène permettent de revenir en arrière, d'effectuer des zooms arrière et avant et de sélectionner les conditions climatiques choisies (hiver ou été).

Si vous cliquez sur le réfrigérateur, l'animation l'ouvre et vous le présente comme suit :

Trois nouveaux boutons apparaissent :

  • le premier sert à visualiser l'état thermodynamique du fluide dans des "capteurs", comme nous le verrons plus loin

  • le second permet de modifier la transparence du réfrigérateur pour faire apparaître le circuit frigorifique, comme le montre l'écran ci-dessous

  • le troisième montre le fluide thermodynamique

Vous pouvez faire tourner l'appareil dans toutes les directions :

Si vous cliquez sur le bouton marqué d'un "i", vous faites apparaître des "capteurs" à différents points du circuit :

Ces capteurs permettent d'afficher l'état thermodynamique du fluide (pression, température, titre en vapeur).

Si vous cliquez sur celui qui se trouve en sortie du compresseur, vous obtenez, pour les conditions d'été :

et, pour les conditions d'hiver :

En été, la température est plus élevée qu'en hiver, et donc la pression de condensation et le travail de compression, tandis que la chaleur extraite à l'évaporateur est plus faible. C'est ce qui explique cette différence.

 Par ailleurs, si vous cliquez sur un composant, il vous est présenté individuellement. Par exemple, l'évaporateur a l'aspect suivant :

Si vous sélectionnez le compresseur, une animation de son fonctionnement vous permet d'en comprendre le fonctionnement :

 Etude thermodynamique

La suite de cette page vous permettra d'étudier la modélisation thermodynamique de ce réfrigérateur.

Vous trouverez ci-dessous les tracés dans les diagrammes thermodynamiques usuels (entropique et des frigoristes) de ce cycle, ainsi que le synoptique du modèle Thermoptim.

Vous pourrez si vous le désirez retrouver sur ces diagrammes et schémas les valeurs fournies par les "capteurs" de l'animation, et faire ainsi le lien avec elle.

Vous trouverez ci-dessous la superposition des tracés dans les diagrammes thermodynamiques des deux cycles (en bleu pour l'hiver et noir pour l'été), ainsi que le synoptique du modèle Thermoptim du second.

Pour aller plus loin...

Si vous désirez aller plus loin dans l'étude technologique et thermodynamique du réfrigérateur, nous vous recommandons de vous référer à la fiche thématique correspondante .

Par ailleurs, les fichiers Thermoptim des modèles présentés dans cette page sont téléchargeables à partir du lien ci-dessous.

fichiers_Thermoptim.zip

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