Le schéma de principe de la pompe est le suivant :

La pompe à chaleur est remplie d'un fluide frigorigène R134a (diagramme de Mollier fourni en fin de document).

Etude de la pompe grâce au diagramme de Mollier P=f(h)

Quelques instants après la mise en route, on note les mesures de pressions et de températures lors des transformations suivantes : de A à B : compression isentropique considérée comme réversible. La température q_A = 5 °C , la pression P_A = 3 bar et P_B = 10 bar. (pressions absolues)

- de B à C : refroidissement à pression constante.q_C = 30 °C.

- de C à D : détente isenthalpique.

-de D à A : un réchauffement à pression constante.

1. Tracer le cycle sur le diagramme fourni.
2. Dans quel état est le fluide en A ? en C ? en D ?
3. Au cours de quelle transformation le fluide cède -t-il de la chaleur à l'extérieur (soit q₁ la chaleur cédée par unité de masse de fluide) ?
4. Au cours de quelle transformation le fluide prend -t-il de la chaleur à l'extérieur (soit q₂ la chaleur prise par unité de masse de fluide) ?
5. Quel(s) élément(s) de la machine est (sont) susceptible(s) d'échanger du travail utile avec le fluide (soit W_u le travail utile massique) ?
6. Enoncer le premier principe industriel en fonction de W_u , q₁ et q₂.
7. Déterminer W_u , q₁ et q₂ sur le diagramme.
8. Exprimer puis calculer l'efficacité de la pompe à chaleur.

Etude du fluide R134a :

1. Grâce au diagramme de Mollier, on peut déterminer les valeurs des pressions de vapeur saturante Ps pour différentes températures :

   q (°C)	-10	-5	0	5	10	15
   Ps(bar)	2	2,45	2,95	3,5	4,1	4,6

   Retrouver ces valeurs sur le graphe.
2. Montrer que Ps= f(q) peut être assimilée à une droite sur l'intervalle de température considéré et déterminer dP/dq.
3. Sur le diagramme de Mollier , déterminer à la température de 0°C le volume massique du gaz saturant v_g. Le volume massique du liquide saturant ne peut pas être lu sur le diagramme mais il est négligeable (<< 0.002 kg/m³).
4. Déterminer à l'aide de la relation de Clapeyron, l'enthalpie massique de vaporisation de R134a à la température de 0°C.
5. Que donne la lecture directe du diagramme de Mollier ? Comparer.