Machines frigorifiques et pompes à chaleur

Abstract

Les machines frigorifiques permettent de maintenir et de produire une température inférieure à celle du milieu environnant, elles nécessitent alors un apport d’énergie sous forme électrique ou calorifique ; elles sont capables d’absorber de la chaleur du milieu à refroidir et de rejeter l’ensemble de l’énergie absorbée vers l’ambiance. Le fonctionnement continu de ces machines nécessite un cycle, basé sur une compression-détente, le plus souvent accompagné d’une vaporisation et une condensation, une multitude de machines frigorifiques existent, les plus utilisés restent les systèmes à compression de vapeur. Lorsque l’absorption de la chaleur de ce type de machines se fait dans le milieu environnemental, le rejet l’équivalent de l’énergie absorbée se produira dans une enceinte à chauffer, on parle alors de pompes à chaleur, qui sont basées sur le même principe technologique et dont l’utilité est la température obtenue est supérieure à celle de l’environnement. La bonne connaissance de ces cycles frigorifiques est d’une importante capitale dans les installations thermiques industrielles puisque leurs applications ont touché tous les domaines comme le médical, l’agroalimentaire, chimique et pétrochimique, le stockage, le conditionnement industriel, et même domaine domestique. Ce polycopié est scindé en cinq chapitres, le premier porte sur des généralités, le second traite le cycle thermodynamique d’une machine frigorifique à compression de vapeur, le troisième aborde les composants d’une machine à compression de vapeur, dans la quatrième chapitre on étudie les autres types de machines frigorifiques, et le dernier chapitre porte sur les pompes à chaleur ; des exemples corrigés sont insérés à chaque fin de chapitre, et on close le document avec des fiches de travaux pratiques sur les machines frigorifiques et les pompes à chaleur. La préparation de ce polycopié a suivi la ligne directrice du canevas du ministère de l’enseignement supérieure et de la recherche scientifique, et a été fortement inspiré du livre Thermodynamics : an enginiring approch de Cengel, Y. A., & Boles, M. A. [01], du livre ASHRAE handbook: fundamentals [02], ainsi que du document Théorie des machines frigorifiques. Machine à compression mécanique. Techniques de l'ingénieur [03]. Ce document est destiné aux étudiants en Licence de mécanique spécialité énergétique, il leur permet d’acquérir les outils nécessaires et les bases pour la compréhension des systèmes frigorifiques des installations thermiques en milieu industriel, il peut être aussi un document de référence pour les bureaux d’étude en énergétiques, ou les installateurs et les réparateurs du domaine du froid.