Le diagramme de Mollier ou enthalpique permet non seulement de connaître les différents états du fluide frigorigène, le volume massique du mélange liquide-vapeur.. etc, mais il donne des renseignements intéressants concernant le bilan énergétique du cycle d'une installation thermodynamique.
A savoir : Chaque fluide a son propre diagramme enthalpique.
Avant toute chose je vous conseille de visionner cette vidéo ou de voir cette article afin de bien intégrer les divers éléments composant un diagramme enthalpique.
Tracé d'un diagramme Enthalpique
Nous allons tout d'abord tracer l'isobare de la pression d'évaporation, cette droite est exprimée en pression absolue, donc c'est la pression relative lue au manomètre (manifold) frigoriste + 1 bar.
Traçons maintenant l'isobare correspondant à la pression absolue de condensation. La température d'entrée au compresseur ce trouve au point point A . Le point A correspond à l' intersection de l'isobare (évaporation) et de l' isotherme ( pointillé bleu) augmentée de la surchauffe, surchauffe fonctionnelle 5 degrés.
Température sortie du compresseur (point B)
Le point B se trouve à l' intersection de l'isobare (condensation) et l'isentrope (courbe de la compression). Pour retrouver le point B sur le diagramme il faut tracer une ligne en partant du point A jusqu'à l' intersection de l'isobare de condensation en suivant l'isentrope.
Température entrée détendeur (point C)
Indique à la température du fluide frigorigène arrivant au détendeur sous refroidissement compris.
Il faudra donc tracer une droite partant de l'isotherme correspondant à la température du fluide sous refroidissement compris.
En effet le fluide après avoir quitté le condenseur continu à ce sous refroidir(environ 10 K)sur le parcours avant d'arriver au détendeur.
Température d'entrée à l'évaporateur (point D)
Ce point est constitué par une droite perpendiculaire partant du point C et coupant l'isobare de la pression d'évaporation.
Bilan énergétique ou enthalpique
L’enthalpie représente une énergie contenue dans un fluide ou plus exactement l'énergie totale gagnée ou perdue par un fluide au cours du cycle frigorifique.
Elle s'exprime en kJ/kg (Kilojoule/Kilogramme de fluide),sur le diagramme on retrouve l’échelle des enthalpies en abscisse.
Une enthalpie de 200 kJ/kg signifie que 1 kg de fluide frigorigène va contenir potentiellement 200 kJ d’énergie.
Exemple concret:
À la pression atmosphérique au niveau de la mer l'eau bout à 100 °C, il faudra une certaine quantité d'énergie pour transformer l'eau en vapeur. L’enthalpie de vaporisation de l’eau est égale à 2257 kJ/kg, donc il faudra 2257 Kilojoule d'énergie sous forme de chaleur pour faire bouillir 1 kg d'eau.
En ce qui concerne le circuit frigorifique c'est la même chose il n'échappe pas aux lois de la thermodynamique et au grés des changements d'état, des échanges, des transfert de chaleur le fluide cédera ou absorbera de l'énergie.
h1 - h2 : Surchauffe de l'évaporateur, absorbe de la chaleur sensible, gain d'enthalpie en kJ/kg.
h2 - h4 : Travail de compression, h2 c'est le point correspondant à l'enthalpie à l'aspiration et h4 à l'enthalpie au refoulement du compresseur, l'enthalpie augmente.
h4 - h3 : Désurchauffe, cède de la chaleur sensible avant d'entrer dans le condenseur.
h3 - h7 : Quantité de chaleur latente (avec changement d'état) cèdée par 1 kg de fluide au condenseur.
h7 - h5 : Sous-refroidissement du liquide dans le condenseur et de la ligne liquide, cède de la chaleur sensible.
h5 - h6 : Détente, il n'y a pas déchange de chaleur donc l'enthalpie est nulle, les deux points sont confondus.
h5 - h1 : C'est l'énergie utile disponible à l'évaporateur et détermine la puissance frigorifique, absorbe de la chaleur sensible.
C'est surtout la quantité de chaleur latente (changement d'état) absorbée par 1 kg de fluide à l'évaporateur.
Chaleur sensible : quantité de chaleur qui modifie la température d'un corps sans changer son état. On la « sent » au toucher (d'où « sensible »).
Chaleur latente : quantité de chaleur échangée lors d'un changement d'état (fusion, vaporisation…) sans modifier la température .
