I.3. Diagrammes thermodynamiques utilisés
I.3.1. Diagramme de Merkel [21]
Le diagramme de Merkel permet une étude
complète de la machine à absorption, car il fournit les bilans
thermiques des différents appareils du circuit par lecture directe des
différences d'enthalpie. L'axe des abscisses est gradué en
concentrations de la phase liquide et l'axe des ordonnées en enthalpies
figure (I.9).
Il comporte, à la partie inférieure, des
réseaux d'isothermes et d'isobares, de même que des courbes
d'égale concentration de la phase vapeur en équilibre avec la
phase liquide ; à la partie supérieure, des courbes de
référence permettent, en partant d'un point d'équilibre
déterminé dans la partie inférieure, de définir les
caractéristiques de la phase vapeur.
I.3.2. Diagramme d'Oldham [22]
C'est le diagramme le plus utilisé et le plus pratique
pour une étude d'une machine à absorption, figure (I.10). L'axe
des abscisses est gradué en (1/T) et l'axe des ordonnées
en (Log P). Dans ce système de coordonnées, les courbe
traduisant l'équilibre du système binaire dans la phase vapeur
aussi bien que dans la phase liquide sont, à très peu de chose
prés, des droites. La droite de teneur (100 %) correspond à
l'équilibre liquide-vapeur de l'ammoniac pur, la droite de teneur (0 %)
à l'équilibre liquide-vapeur de l'eau pure.
Figure I.9. diagramme de Merkel relatif au
couple NH3-H20.
Figure I.10 diagramme d'Oldham relatif au
couple NH3-H20.
I.4. Mélanges pour une machine à
absorption
Bien que, théoriquement, il n'y ait aucune
impossibilité d'utiliser des mélanges d'ordre supérieur,
on se limite pratiquement aux mélanges binaires qui sont donc une
combinaison d'un fluide frigorigène et d'un agent d'absorption.
Le choix du fluide interne d'une machine à absorption
est d'abord dicté par le cycle choisi et l'application à laquelle
la machine est destinée. Il faut ensuite tenir compte des
réglementations concernant les fluides frigorigènes qui sont de
plus en plus contraignantes.
A l'heure actuelle, les couples ammoniac-eau et eau-bromure de
lithium sont les seuls utilisés dans les machines
commercialisées.
I.4.1. Caractéristiques d'un couple
binaire
Les deux substances fluides frigorigène-agent
absorbant qui doivent former le couple binaire ou solution dans les cycles
frigorifiques à absorption doivent avoir les caractéristiques
suivantes :
1. Absence de phase solide ;
2. L'agent absorbant doit avoir une grande affinité pour
le fluide frigorigène ;
3. Le fluide frigorigène doit être plus volatile
que l'agent absorbant ;
4. La pression de travail doit être modéré
;
5. Une bonne stabilité chimique ;
6. L'absence de corrosion ;
7. Une sécurité, non toxique, non inflammable ;
8. Une faible viscosité et conductivité thermique
élevée ;
9. Une grande chaleur latente du fluide frigorigène est
désirable.
Les couples ammoniac-eau et eau-bromure de lithium sont les
couples qui remplissent le plus de critères.
I.4.2. Propriétés de l'agent
d'absorption
L'agent d'absorption doit répondre aux
caractéristiques suivantes :
1. La tension de vapeur à la température
nécessaire dans le bouilleur doit être négligeable ou
très faible par comparaison à la tension de vapeur du fluide
frigorigène ;
2. L'agent d'absorption doit rester liquide dans tout le
cycle et ne pas donner lien à des possibilités de cristallisation
; la stabilité chimique doit être bonne et il ne doit pas
être corrosif ;
3. La chaleur massique doit être faible pour
éviter des pertes. La conductivité thermique doit être
élevée, la viscosité et la tension superficielle faible
pour favoriser la transmission de chaleur et l'absorption.
Conclusion
Nous avons présenté dans ce chapitre le
fondement théorique et les travaux de recherches réalisées
dans ce domaine. Cette partie d'étude nous a permis d'avoir une
idée sur les différentes liaisons reliant les divers
paramètres.
Donc, l'étude thermodynamique complète des
installations frigorifiques à absorption requiert la connaissance des
propriétés thermodynamiques du couple utilisé, cette
partie fera l'objet du chapitre suivant.
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