Découverte du modèle Cycle bi-étagé à injection totale: étude d'un groupe froid de 18kW
Démarrer le modèle Cycle bi-étagé à injection totale et charger le fichier "GrFroidIndus_18kWrégulé_injt_totale.txt". Parcourir les différents boutons de réglage et remarquer notamment les caractéristiques de l'installation suivantes:
- deux compresseurs de 150 et 200 cm3,
- un condenseur de 10 m2,
- un évaporateur basse température (BT) de 7 m2, associé à une boucle d'eau glycolée d'inventaire 30 kg, (puissance nominale 10 kW à 1°C),
- un évaporateur très basse température (TBT) de 7 m2, associé à une boucle d'eau glycolée d'inventaire 30 kg, (puissance nominale 8 kW à -25°C).
Démarrage en manuel
Lorsque le fichier est chargé et si les compresseurs sont arrêtés, les boucles d'EG se réchauffent car elles récupèrent respectivement 8 et 10 kW. Leur inertie thermique est liée à l'inventaire en EG, ici 30 kg pour chaque boucle.
Pour les refroidir à nouveau, démarrer les deux compresseurs en cliquant gauche sur chacun d'eux. Les régulateurs étant en manuel, leur sortie passe à 100% et les compresseurs fonctionnent au maximum de leur capacité. On aurait également pu les démarrer en mettant la sortie des régulateurs à 100%. Noter également l'ouverture de la vanne TOR (tout ou rien) alimentant l'évaporateur basse température.
Réglage manuel des températures
L'objectif de température est -25°C pour la boucle TBT, et 1°C pour la boucle BT. Observer leur évolution (page historique) et, lorsqu'on approche des valeurs désirées, ajuster la puissance de chaque compresseur via la sortie des régulateurs TIC afin de régler -25°C et 1°C à +/- 0.5°C, en équilibrant puissance reçue par l'EG et cédée à l'évaporateur pour chaque boucle.
Lorsque les températures sont réglées à +/- 0.5°C, passer à l'étape suivante. A titre indicatif, les sorties des TIC doivent être entre 55 et 60%.
Réglage automatique des températures
Mettre les régulateurs en automatique et régler les consignes à -25 et 1°C. Observer le fonctionnement des régulations en visualisant les historiques des températures. Régler des consignes de température différentes, par exemple -26°C et 0°C. Modifier ensuite les puissances reçues par les boucles d'EG via leur affichage.
Fluctuations automatique des puissances reçues par les boucles
En haut a gauche du bandeau, repérer le bouton ~ permettant de générer des fluctuations automatiques. Régler par exemple une sinusoïde d'amplitude 10% et de période 180s sur la boucle TBT, et des mouvements aléatoires d'amplitude 10% et de période 120s. Observer le fonctionnement des régulations à ces perturbations. Arrêter ensuite ces perturbations à l'aide de ce même bouton.
Analyse des cycles
De nombreuses études, exercices et questions basés sur ce modèle sont réalisables, on ne citera que quelques exemples.
Vous pouvez également développer des sujets d'exercices et me les faire parvenir pour les incorporer dans une prochaine version, ou les diffuser via le forum.
1°) Lecture du diagramme de Mollier: à partir des pressions relevées, déterminer les températures de changement d'état à l'évaporateur TBT, à l'évaporateur BT,à la bouteille intermédiaire, et au condenseur. Vérifier les titres vapeur en sortie de chaque détendeur.
2°) Vérifier le bilan énergétique côté fluide frigorifique sur les deux évaporateurs et le condenseur.
(ex évaporateur BT: Pression 6.69 bar a, température de changement d'état -5.5°C, enthalpie vapeur hv=419.6 kJ.kg-1, enthalpie liquide hl=191.8 kJ.kg-1, chaleur latente Lv=hv-hl=227.8 kJ.kg-1, Cpgaz=1.01, surchauffe 2°C, débit=156.6 kg.h-1, d'ou le flux 156.6×(227.8+1.01×2)=35990kJ.h-1, soit 10kW)
3°) Calculer les débits d'eau et d'EG nécessaires sur tous les échangeurs pour limiter la ΔT entrée sortie à 5°C.
4°) A partir du bilan matière et énergétique sur la bouteille intermédiaire, retrouver le débit du compresseur HP (on calculera notamment la part de condensats vaporisée lors de la détente, la part vaporisée pour désurchauffer les vapeurs de refoulement du compresseur BP, et la part vaporisée pour désurchauffer les vapeurs issues de l'évaporateur BT)
5°) Dimensionner un groupe devant assurer 10 kW à -20°C et 4 kW à 0°C, fonctionnant au R134a. Dimensionner un groupe similaire fonctionnant au R410A. Expliquer et conclure.
6°) etc...
Les enthalpies massiques, chaleurs latentes et Cp seront pris soit dans le tableau des points du cycle, soit sur le diagramme de Mollier.
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