Équilibres de phases Corps purs fluides frigorigènes

La détermination des paramètres βi composants la fonction α(T) donnée par Yokozeki (Yokozeki, 2007) a été réalisée à partir de données expérimentales de la littérature (Tableau IV. 1). La corrélation de la pression de vapeur saturante en fonction de la température (Figure IV. 1) est en accord avec les mesures, avec une déviation absolue globalement inférieure à 1%. La fonction α(T) résultante est continue et monotone décroissante en fonction de la température réduite Tr, même en extrapolant jusqu’à des températures supérieures à la température critique du fluide frigorigène (Figure IV. 2). On introduit la variable K, définie comme le rapport des pressions de vapeur saturante. A température fixée, la pression de saturation d’un composé lourd est plus faible que celle d’un composé plus léger. Le rapport K est donc une indication du rapport de taille entre le fluide frigorigène et l’huile de lubrification : En utilisant les équations IV-1 à IV-7 et en faisant varier les paramètres K et A, on peut tracer les diagrammes de phases attendus pour des mélanges différents (Figure IV. 3). Par exemple, pour A = 0 et K = 2 (Figure IV. 3a), on représente un mélange idéal de composés de taille assez proche. On peut représenter un mélange non idéal en augmentant la valeur de A (Figure IV. 3b). Les tailles des molécules des fluides frigorigènes et celle des molécules des huiles de lubrifications sont très différentes, soit un mélange caractérisé par un K très élevé et une non-idéalité plus ou moins importante (Figure IV. 3c et d). L’algorithme utilisé n’intégrant pas de calcul de stabilité de phases, certains diagrammes de phases présentent une instabilité de phases (Figure IV. 3d et Figure IV. 4). Cette instabilité est caractéristique de l’existence d’un équilibre liquide-liquide. Le calcul des équilibres liquide-liquide ainsi que de la ligne d’équilibre triphasique liquide-liquide-vapeur n’est pas intégrée à l’algorithme de calcul des diagrammes de phases et fera partie des travaux à réaliser ultérieurement.

La corrélation des mesures de solubilité par le modèle de Yokozeki nécessite la détermination de 4 Paramètres d’Interactions Binaires (PIBs), mij, lij, lji et fij. Le dernier de ces paramètres, fij, est fonction de la température. Dans la mesure du possible, nous gardons les trois premiers paramètres constants pour un système fluide frigorigène – huile de lubrification donné, et nous faisons varier le dernier selon la température à laquelle la solubilité a été mesurée. Pour déterminer ces 4 PIBs, on utilise l’algorithme d’optimisation de Nelder-Mead (Nelder and Mead, 1965). La procédure utilisée consiste à déterminer les 4 PIBs pour un système à une température donnée, puis de déterminer le 4e PIB pour les autres températures, en gardant les 3 premiers PIBs constants. i. HFC-32 Les solubilités du HFC-32 dans trois huiles (POE 80, SE 55 et SE 170) ont été mesurées à l’aide de la cellule d’équilibre présentée dans le chapitre II. Ces données ont été utilisées pour calculer les PIBs du modèle de Yokozeki et pour calculer les diagrammes d’équilibres liquide-vapeur. Les résultats de ces mesures et de ces calculs sont présentés dans les figures IV. 5 à IV. 7 et dans les tableaux F. 1 à F. 3 de l’annexe F. Les équilibres liquide-liquide et liquide-liquide-vapeur ont été déterminés graphiquement.

Les solubilités du HFC-134a dans trois huiles (POE 80, SE 55 et SE 170) ont été mesurées à l’aide de la cellule d’équilibre présentée dans le chapitre II. Ces données ont été utilisées pour calculer les PIBs du modèle de Yokozeki et pour calculer les diagrammes d’équilibres liquide-vapeur. Les résultats de ces mesures et de ces calculs sont présentés dans les figures IV. 8 à IV. 10 et dans les tableaux F. 4 à F. 6 de l’annexe F. Les équilibres liquide-liquide et liquide-liquide-vapeur ont été déterminés graphiquement (voir Figure IV. 4). iii. HFO-1234yf Les solubilités du HFO-1234yf dans trois huiles (POE 80, SE 55 et SE 170) ont été mesurées à l’aide de la cellule d’équilibre présentée dans le chapitre II. Ces données ont été utilisées pour calculer les PIBs du modèle de Yokozeki et pour calculer les diagrammes d’équilibres liquide-vapeur. Les résultats de ces mesures et de ces calculs sont présentés dans les figures IV. 11 à IV. 13 et dans les tableaux F. 7 à F. 9 de l’annexe F. Les équilibres liquide-liquide et liquide-liquide-vapeur ont été déterminés graphiquement.