Conditionnement d Air

Ministère de l'Enseignement Supérieur, de la Recherche Scientifique et de la Technologie

Université de Sousse

Institut Supérieur des Sciences Appliquées et de Technologie de Sousse

Fascicule de Travaux Pratiques

Banc de Conditionnement d’Air Domestique

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Année universitaire 2009‐2010

Banc de Conditionnement d’Air Domestique 2009

2ème année LMD énergétique Page 2

1. Présentation Générale Cet équipement, présenté avec tous ses composantes éclatées et un panneau didactique, est monté sur un banc en tôle d’acier à section carrée, muni de roulette. Il représente un système de conditionnement d’air de type Split, destiné à des usages domestiques. L’équipement, muni de tableau électrique et de système d’acquisition des paramètres de fonctionnement, permet d’effectuer l’étude théorique et expérimentale des cycles frigorifiques utilisés pour refroidir les pièces.

Le compresseur utilisé est de type hermétique, chargé avec du frigorigène R407C. l’unité interne est munie d’un ventilateur avec variateur électronique du nombre de tours.

L’installation est équipée, en outre, d’un débitmètre du frigorigène, d’un pressostat de pression maximale et minimale et de thermomètres numériques pour contrôler de manière continue la température dans les différents points du circuit frigorifique. Grâce à deux manomètres, il est possible de mesurer, contrôler et comparer la pression de fonctionnement dans les différents points de l’installation.

L’équipement est également muni d’autres instruments permettant de mesurer le courant absorbé et l’absorption de puissance du compresseur et des dispositifs auxiliaires, et de comparer cette puissance avec la puissance frigorifique obtenue.

De cette manière, sur la base des mesures de pression, température, débit du liquide et absorption électrique, et à l’aide d’un diagramme de pression-enthalpie, le cycle réel et total du frigorigène pourra être retracé et comparé avec les données obtenues de la transformation thermodynamique subite par l’air circulant au travers des échangeurs thermiques du conditionneur d’air.

Le rendement obtenu à travers ces données pourra être aisément comparé avec le rendement effectivement mesuré.

Le programme didactique comprend :

Exécution des procédures de :

- Chargement du gaz et contrôle de l’étanchéité, - Vidange et nettoyage de l’installation, - Mise en marche et contrôle de fonctionnement de l’intervention des dispositifs de

sécurité.

Essais de contrôle et régulation :

‐ représentation du cycle thermodynamique du frigorigène R407C sur le diagramme enthalpique,

‐ Bilan thermique du cycle thermodynamique du frigorigène R407C, ‐ Calcul du rendement du cycle thermodynamique du frigorigène R407C,



‐ Calcul du rendement total, ‐ Représentation du cycle thermodynamique de rafraîchissement sur le diagramme

psychrométrique de l’air, ‐ Bilan thermique du cycle thermodynamique de l’air,

2. Description des Différents Composants du Banc 2.1 présentation graphique

1 Plaque d’aluminium sérigraphiée et synoptique

2 Manomètres de haute et basse pression3 Pressostat de haute et basse pression 4 Vanne d’interception manuelle 5 Instrumentation pour mesures

électriques 6 Interrupteurs de commande 7 Alimentation électrique monophasée

avec terre

8 Compresseur hermétique 9 Débitmètre 10 Télécommande 11 Thermomètres numériques 12 Unité externe 13 Unité interne 14 Interrupteur d’alimentation

générale



2.2 Schéma synoptique de l’installation

2.3 Compresseur hermétique rotatif

Cylindrée = 24,1 cm3/tour Puissance = 1,2 kW

1 Stator du moteur électrique 2 Arbre moteur collecteur d’aspiration 3 Bobinage 4 Protecteur thermo-ampèremétrique

5 Terminaux électriques 6 Piston rotatif 7 Séparateur de liquide 8 Tuyau d’échappement



2.4 Pressostat de haute et basse pression

Contrôle de l’intervention du pressostat de pression minimale

Lorsque le compresseur est en marche, on coupe le flux du réfrigérant le long de l’aspiration. Si, par exemple, dans une installation chargée avec du R407C on prévoit un fonctionnement à une pression et à une pression de déclanchement sera fixée à 0,8 bar, ce qui correspond à une température de -15 °C.

A l’aide de la vis de réglage manuel B.P, on étalonne la valeur d’intervention du pressostat et on la contrôle au moyen du manomètre de basse pression. Ensuite, la vis de réglage du différentiel B.P. permet de fixer la valeur du différentiel qui détermine la pression de démarrage.

Contrôle de l’intervention du pressostat de pression maximale

Lorsque le compresseur est en marche, on coupe le flux de l’air de refroidissement. La pression monte jusqu’à l’intervention du pressostat. La pression d’intervention visible sur l’échelle du pressostat doit être identique à la valeur indiquée par le manomètre.

2.5 Thermomètre numérique



Etalonnage du thermomètre :

Verser de l’eau dans un récipient Mesurer la température de l’eau en utilisant un thermomètre étalon Plonger les têtes des sondes du thermomètre numérique dans l’eau dont la

température est connue et régler l’indicateur du thermomètre en intervenant sur chaque trimmer.

2.6 Filtre déshydrateur

1 âme en céramique 2 nervures de l’âme 3 enveloppe métallique

3 granulat de filtrage 4 ressort de retenue 5 embouts filetées

2.7 Groupe manométrique



1 Elément sensible 2 Mécanisme de transmission du

signal 3 Aiguille 4 Echelle des dépressions ou du

« vide » 5 Echelle des pressions du

manovacuomètre 6 Echelle du manomètre de haute

pression 7 Robinet de haute pression

8 Robinet du réfrigérant 9 Robinet de raccordement à la pompe à

vide 10 Robinet de basse pression 11 Embout pour le raccordement au coté de

basse pression de l’installation 12 Embout pour le raccordement à la pompe à

vide 13 Embout pour le réfrigérant 14 Embout pour le raccordement au coté de

haute pression de l’installation

3. Travaux Pratiques : Manipulations



TP 1 : REPRESENTATION DU CYCLE FRIGORIFIQUE DU BANC

Objectif :

Le but de cette manipulation consiste à représenter et étudier le cycle thermodynamique du fluide

frigorigène sur un diagramme enthalpique.

Manipulation

1. Représenter le schéma de l’installation

2. Donner la nomenclature de chaque organe de l’installation

3. Relever les différentes mesures des températures et des pressions et remplir le

tableau suivant

Haute pression

Basse pression

Température à l’aspiration du compresseur

Température à la sortie du condenseur

4. Préciser la surchauffe et le sous refroidissement subis par le fluide frigorigène.

5. Calculer le COP de la machine.

6. Mesurer le débit de réfrigérant et calculer l’échange de chaleur au niveau de

l’évaporateur.

7. A l’aide du wattmètre relever la puissance électrique effectivement consommée par

le compresseur. En déduire le COP réel de la machine. Expliquer la différence.



TP 2 : ETUDE PSYCHROMETRIQUE DE L’AIR

Objectif :

Le but de cette manipulation consiste à représenter le cycle thermodynamique de l’air et suivre son

état au niveau de l’évaporateur.

Manipulation

1. Mesurer la température sèche de l’air à l’entrée et à la sortie du condenseur

2. Mesurer la température humide de l’air à l’entrée et à la sortie du condenseur

3. Rapporter ces points de mesure sur un diagramme psychrométrique

4. Au moyen d’un anémomètre, mesurer la vitesse de l’air à l’entrée et à la sortie de

l’évaporateur.

5. Calculer le débit volumétrique puis le débit massique de l’air, sachant que la section

de passage est s=0,062 m2.

6. Calculer la quantité de chaleur cédée par l’air au niveau du condenseur

7. Comparer le résultat avec celui trouvé par l’étude du cycle frigorifique (TP 1) et

expliquer la différence.



TP 3 : ETUDE DES ECHANGES THERMIQUES ENTRE L’AIR ET LE

FLUIDE FRIGORIGENE

Objectif :

Le but de cette manipulation consiste à calculer la surface d’échange au niveau du condenseur, et

de calculer en suite le coefficient global de transmission de chaleur entre le fluide frigorigène et

l’air.

Manipulation

1- Calcul de la surface d’échange au niveau du condenseur

La surface d’échange du condenseur coïncide avec la surface des ailettes, à

laquelle il faut soustraire la surface des orifices de passage des tuyaux et ajouter la

surface des ces tuyaux, y compris ceux de la connexion à l’intérieur de l’échangeur.

Les données techniques sont :

Nombre de tuyaux : n=20

Longueur des tuyaux internes : L1=0,81 m

Longueur des tuyaux externes : L2=1,87 m

Longueur de courbes externes : L3=0,04 m

Nombre de courbes externes : n’=17

Diamètre des tuyaux : Ø=0,01 m

Nombre d’ailettes : N=540

Dimension des ailettes : D=0,515 × 0,022 (mm)

Avec ces données, calculer l’aire totale d’échange au niveau du condenseur.



2- Calcul du coefficient total de transmission K

Description de la méthode de calcul

La procédure consiste à mesurer les températures d’entrée : sortie du fluide

frigorigène, ainsi que celles de l’air avant et après son passage dans le

condenseur ; on calcule ensuite la température logarithmique moyenne Tm. On

détermine la surface d’échange (parie 1 du TP).

On calcul la quantité de chaleur cédée par le condenseur (TP 3)

Le coefficient de transmission est alors donné par

· ∆

Calcul de du coefficient K

1. Tracer le cycle frigorifique sur le diagramme enthalpique

2. Calculer la quantité de chaleur cédée par le fluide frigorigène au niveau du

condenseur.

3. Définir puis calculer la différence logarithmique moyenne de la température en

choisissant Tc la température de condensation, et Tae et Tas les températures de

l’air à l’entrée et à la sortie du condenseur, respectivement.

4. Déduire la valeur de K.

5. Interpréter le résultat obtenu.



TP 4 : ENTRETIEN DU BANC

Objectif :

Le but de cette manipulation consiste à réaliser la procédure d’entretien de l’installation,

principalement le filtre au niveau de l’évaporateur.

Manipulation

1- Entretien du couvercle de l’appareil

Débrancher l’appareil avant d’entreprendre le nettoyage. Nettoyer l’appareil avec un

chiffon doux. En cas de taches persistantes, nettoyer l’appareil avec un détergent

neutre. Presser avec soin le chiffon et enlever complètement toute tache de

détergent.

2- Nettoyage de la télécommande

Ne pas employer d’eau ; utiliser un chiffon sec. Ne pas utiliser de liquide pour laver

les vitres, ni de chiffon imbibé de substances chimiques

3- Nettoyage du filtre

1 ouvrir la grille d’aspiration en la poussant vers le haut



2 Enlever le filtre. Pousser légèrement vers le haut l’ailette centrale du filtre,

jusqu’à ce qu’elle se décroche. L’extraire en la poussant vers le bas.

3 Nettoyer le filtre. Utiliser un aspirateur pour enlever la poussière, ou bien laver le

filtre à l’eau. Après le lavage, essuyer complètement le filtre à l’ombre.

4 Remettre en place le filtre. Insérer le filtre de façon à ce que l’inscription

« FRONT » soit tournée vers le haut. S’assurer qu’il est complètement

accroché ; dans le cas contraire, il pourrait se produire des dysfonctionnements.



ANNEXE : Diagramme Enthalpique

2ème année

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ANNEX

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