Pompe à chaleur. Bts Cira 2014

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Transformation
1 --> 2 :
Etat 1 : titre 20 % ; température q1 = 1,0 °C ; pression p1 = 3,0 bar ; enthalpie h1 =240 kJ / kg.
Etat 2 : titre 100 % ; température q2 = 1,0 °C ; pression p2 = 3,0 bar ; enthalpie h2 =400 kJ / kg.
Transformation 2 --> 3 : surchauffe isobare, quantité de chaleur échangée Q23=20 kJ / kg.
Transformation 3 --> 4 : compression adiabtique réversible jusqu'à la pression p4 = 10 bar.
Transformation 4 --> 5 : isobare.
Transformation 5 --> 1 : détente isenthalpique Dh5 =0 kJ /kg.
Placer les points correspondant aux états 1, 2, 3, 4 et5 sur le diagramme enthalpique et tracer le cycle de la pompe à chaleur.

Relever l'enthalpie massique du point 4. En déduire la variation d'enthalpie massique Dh34 du fluide.
h4 = 447 kJ  kg ;
h3 = 420 kJ  kg. Dh34 =27 kJ /kg.



Le débit du fluide est Dm = 60 10-3 kg s-1.
Montrer que le compresseur doit fournir au fluide la puissance P = 1,62 kW.
P = Dh34 Dm = 27*60 10-3 =1,62 kW.
Le rendement du compresseur est évalué à hm =0,80.
En déduire la puissance électrique nécessaire Pe pour entraîner le compresseur.
Pe = P /
hm =1,62 / 0,80 = 2,025 ~2,0 kW.

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Calculer la variation d'enthalpie massique Dh45 du fluide dans le condenseur.
h5 = h1 = 240 kJ/kg ; h4 = 447 kJ/kg.
Dh45 = h5-h4=240-447 = -207 kJ/kg.
Définir par une phrase l'efficacité.
Le coefficient d'efficacité de la pompe, noté e, est la valeur absolue du rapport de l'énergie cédée sous forme de chaleur à la source chaude sur le travail absorbé.
Exprimer l'efficacité en fonction des variations d'enthalpies et calculer sa valeur.
e = |-Dh45| / Dh34 = 207 / 27=7,7.
Quelle serait la puissance de chauffage de cette pompe à chaleur ?
Pch =|-Dh45| Dm = 207*60 10-3 ~12 kW kg-1.
La pompe à chaleur est-elle suffisante pour assurer le chauffage de la maison ?
Le flux thermique de la maison isolée est égal à 1,5 kW.





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