Rendement effectif et rendement indiqué. — Il

est intéressant pour l'industriel de connaître la puissance effective qu'il doit fournir au compresseur pour obtenir la production d'une frigorie-kilogramme dans le milieu qui entoure l'évaporateur — ou bien le nombre de frigorieskilogramme produites par unité de puissance ou de travail dépensé sur Tarbre. Les nombres ainsi obtenus caractérisent le rendement effectif àe la machine. On dit qu'une machine à froid produit* 3.000 frigories par cheval-heure dépensé sur l'arbre du compresseur ^

Au lieu de rapporter la production des frigories au cheval-heure dépensé sur l'arbre, on peut la rapporter au cheval-heure nécessaire pour opérer les transformations du fluide à Tintérieur de la machine. Ce travail, ou cheval-heure

1. Nous verrons plus loin d'où vient la dénomination de puissance indiquée.

2. Le cheval-heure représente le travail produit par une machine d*une puissance de un cheval (75 kilogrammètres par seconde) fonctionnant durantune heure; cette unité vaut 75 X 3.600 = 270.000 kilogrammètres.

indiqué^ est égal au cheval-heure eflFectivement dépensé sur Tarbre divisé par le rendement mécanique. Si une machine produit 3.000 frigories par cheval-heure dépensé sur l'arbre du compresseur, et si le rendement mécanique du compresseur est égal à 90 p. 100, la production de frigories par cheval-heure indiqué est égale à

-^^^^ = 8.388 environ.

Le rendement ainsi exprimé est le rendement indiqué.

5 . — Puissance frigorifique d'une machine. — Le nombre de frigories qu'une machine est capable de fournir par heure s'appelle la puissance frigorifique de la machine. On l'exprime en frigorieS'heure ; on dit qu'une machine à froid a une puissance de 120.000 frigories -heure. On compte dans l'industrie qu'il faut produire en moyenne 1 20 frigories pour obtenir i kilogramme de glace. Une machine d'une puissance égale à 120.000 frigories-heure est donc capable de produire I tonne de glace par heure.

6. — Transformation du fluide frigorigône à Tintérieur d'une machine à froid idéale. — Ces définitions étant données, étudions les transformations du fluide frigorigène à l'intérieur d'une machine à froid idéale. Nous nous rendrons compte ainsi des facteurs qui influent sur la valeur du rendement indiqué.

Prenons dans Tévaporateur un poids déterminé,

loo grammes par exemple, de fluide frigorigène constitué par de Tammoniaque, par exemple.

Pendant un tour de Tarbre il passe à l'intérieur de la machine par la série des transformations suivantes.

1° Durant une course du piston*, les loo grammes d'ammoniaque emplissent le corps de pompe d'un mélange de vapeurs saturées d'ammoniaque et d'un nuage de gouttelettes d'ammoniaque liquide à la température centigrade ti ( — lo** par exemple) du liquide de Tévaporateur ; la pression de ce mélange est égale à la tension de vapeur saturée de l'ammoniaque à la température ti (2''^'', 9 par centimètre carré). La vaporisation partielle qui caractérise cette transformation est accompagnée d'une absorption de Qi calorieskilogramme ou d'une production de Qi frigorieskilogramme (313 calories par kilogramme de liquide vaporisé à la température de — 10° C.)

2** Le piston revient en sens inverse et, dans la première partie d'une seconde course, comprime le mélange précédent jusqu'à ce qu'il prenne la tension de vapeur saturée de l'ammoniaque liquide à la température centigrade h, qui règne dans le liquéfacteur (10 kilogrammes par centimètre carré à la température de -f- 24° C.)- Supposons que cette compression se fasse sans que le fluide cède de la chaleur aux parois du compresseur ou en reçoive ; en d'autres termes, supposons que cette compression soit adiabatique.

I. Nous supposons le compresseur à simple effet, c'est-à-dire aspirant et refoulant d'un seul côté du piston, l'autre face étant uniquement soumise à la pression de l'atmosphère.

3° Le piston continuant sa course de retour, le mélange se liquéfie en entier sous la tension de vapeur saturée définie plus haut. Ce passage à l'état liquide est accompagné d'un dégagement dans le liquéfacteur de Qi calories-kilogramme, qui sont absorbées par Teau circulant autour de cette partie de la machine (280 calories par kilogramme de vapeur condensée à la température de+ 24*^0.).

4° Les 100 grammes de liquide ainsi obtenus sous la tension de vapeur saturée de l'ammoniaque à la température ti sont amenés, au moyen d'un cylindre, dans lequel s'opère une détente adiabatique c'est-à-dire sans échange de calories avec les parois du cylindre, à la température primitive A sous la tension de vapeur saturée de l'ammoniaque à cette température.

7. — Cycle fermé parcouru par le mélange évoluant dans Tintérieur d'une machine frigorifique idéale. —

Les 100 grammes d'ammoniaque liquide subissent les transformations que nous venons de définir ; celles-ci ramènent le fluide à l'état initial, lui faisant ainsi parcourir un cycle fermé.

Durant le parcours de ce cycle on doit fournir un certain travail indiqué représenté par un nombre ^i de kilogrammètres.

La thermodynamique nous apprend que ce travail ^i est égal au produit

425(Q.~Qi).

8. — Le cycle fermé parcouru est un cycle de Carnot. — Mais d'autre part le cycle précédent est carac-

térisé par ce fait que les loo grammes d'ammoniaque n'échangent de chaleur avec les parois au contact desquelles ils se transforment, que lorsque ces loo grammes de fluide sont à la température ti ou à la température t.^. Le cycle considéré est un cycle de Carnot.

Supposons que les transformations des loo grammes de fluide que nous venons d'étudier puissent être effectuées en sens inverse. Le fluide, pris dans Tévaporateur est comprimé adiabatiquement jusqu'à la tension de vapeur de l'ammoniaque liquide correspondant à la température t^ du liquéfacteur. Le liquide ainsi obtenu est transformé à la température t^ dans le liquéfacteur en un mélange de vapeur et de liquide avec absorption de Qi calories-kilogrammes. Ce mélange est détendu adiabatiquement dans le compresseur jusqu'à ce qu'il prenne la température /, de l'évaporateur et qu'il supporte la tension de vapeur correspondant à cette température. Enfin, ce mélange est liquéfié à la température ^^ dans l'évaporateur avec dégagement de Q[ calorieskilogrammes. Les lOO grammes d'ammoniaque ont, dans cette seconde série de transformations, parcouru un cycle de Carnot inverse du précédent.

9. — Le cycle fermé parcouru est un cycle de Carnot réversible. — Si les transformations qui constituent les deux cycles de Carnot inverses se font d'une manière infiniment lente et sont telles que les calories mises en jeu dans deux transformations inverses soient égales en valeur absolue (Qâ =

— Qs! Q[ = — 'Qi)ï Ï6 cycle de Carnot est dit réversible.

A ce cycle réversible, on peut appliquer le théorème de Carnot, à savoir que le rapport de la

quantité de chaleur absorbée Qj au quotient -77^,

c'est-à-dire le rendement du cycle, a pour expression

En d'autres termes, si une machine frigorifique fonctionne suivant un cycle de Carnot réversible, son rendement indiqué ne dépend que des températures qui régnent dans Vévaporateur et dans le liquéfacteur. Si ces températures sont, par exemple, égales à — lo^^C. et + 24^ C, ce rendement a pour valeur

'^ . = 1,14 environ.

24 + jo

Une telle machine produit 4.917 frigories par cheval-heure indiqué \