Modélisation d'une machine frigorifique fonctionnant au R407C en régime transitoire

= A dynamical model of a refrigerating machine using R407C

• Auteur / Autrice : Laurent Gay
• Direction : Philippe Haberschill
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Thermique et énergétique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CETHIL - Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Haberschill, Claude Butto, Jean Lebrun, Pascal Aubouin, André Lallemand, Monique Lallemand
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Claude Butto, Jean Lebrun

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement instationnaire (dynamique des fluides)

Conductivité thermique

Réfrigération et appareils frigorifiques

Résumé

Ce travail concerne la modélisation d'une machine frigorifique fonctionnant avec du R22 ou du R407C, en régimes permanent et transitoire. Le modèle en régime permanent permet de simuler les performances de la machine frigorifique ainsi que la variation de la composition circulante du mélange zéotropique R407C pour différentes conditions de fonctionnement. Il a été établi pour différents types de composants de la machine (compresseur à vis ou compresseur à pistons, condenseur et évaporateur à plaques, bouteille de liquide). Il a été validé à partir de résultats expérimentaux obtenus avec une machine frigorifique d'une puissance de 55 kW fonctionnant entre -7 °C et +43 °C. Les performances de la machine sont sensiblement identiques avec du R22 et du R407C. Elles sont peu affectées par la variation de la composition circulante qui est inférieure à 2 %. L'influence de la charge en R407C èt des fuites sur le fonctionnement de l'installation a été simulée. Un modèle de la machine frigorifique en régime transitoire a été développé afin d'appréhender le fonctionnement de la machine lors de brusques variations de certaines variables de consigne. Les caractéristiques dynamiques de l'évaporateur (gain, constante de temps, retard) ont été identifiées à partir de simulations de la réponse du système à des échelons de débit.

This work concerns the modeling of a refrigerating machine using R22 and R407C in steady and transient regimes. The steady state model predicts the refrigerating machine performances and the circulating concentration changes of the zeotropic mixture R407C according to the operating conditions. It has been established for several types of machine components (screw or reciprocating compressor, plate heat condenser and evaporator, liquid receiver). It has been validated with experimental results obtained with a 55 kW refrigerating machine working between -7 °C et +43 °C. The machine performances are approximately the same with R22 and R407C. They are a little modified by the circulating composition changes which are less than 2 %. The influence of the R407C mass and the lasses on the installation behaviour has been simulated. A transient model of the refrigerating machine has been developed to describe its working when input variables changes suddenly. The evaporator dynamical characteristics (gain, time constant, and delay) have been determined by analysing the system response to mass flux steps.