Compresseur

Le module Compressor modélise une compression polytropique. L’état d’entrée n’est pas saisi directement sur le compresseur : il provient d’un composant amont (Source, échangeur…) connecté via Fluid_connect(COMP.Inlet, amont.Outlet). La consigne haute pression est donnée par HP_bar (ou Tcond_degC).

Dans ce chapitre, les explications Source et Sink sont intégrées directement avec les sections :

  • Source (entrée du compresseur)

  • Puits (sortie du compresseur)

Paramètres

Attribut

Description

Unité

Inlet

Port d’entrée (rempli par Fluid_connect depuis l’amont)

—

HP_bar

Pression de refoulement imposée

bar

Tcond_degC

Alternative à HP_bar : température de condensation cible

°C

eta_is

Rendement isentropique (défaut 0,8)

—

Tdischarge_target

Température de refoulement cible (compresseur refroidi ; ignorée sinon)

°C

Exemple

from ThermodynamicCycles.Source import Source
from ThermodynamicCycles.Compressor import Compressor
from ThermodynamicCycles.Connect import Fluid_connect

# État d'entrée fourni par une Source
SOURCE = Source.Object()
SOURCE.Pi_bar = 1.01325
SOURCE.Ti_degC = 25
SOURCE.fluid = "air"
SOURCE.F = 1                 # kg/s
SOURCE.calculate()

# Compresseur alimenté par la Source
COMPRESSOR = Compressor.Object()
Fluid_connect(COMPRESSOR.Inlet, SOURCE.Outlet)
COMPRESSOR.HP_bar = 8              # pression de refoulement
COMPRESSOR.Tdischarge_target = 80  # °C (compresseur refroidi)
COMPRESSOR.calculate()

print(COMPRESSOR.df)

Sortie réelle (COMPRESSOR.df) :

                     Compressor
Timestamp                  None
comp_fluid                  air
comp_F_kgs                    1
Q_comp(KW)           321.109431
Q_losses(KW)         266.775269
HeatLossesRatio        0.830792
Tis(°C)              261.805597
To_is(°C)            261.805597
H3is(kJ/kg)          665.268117
T3ref(°C)            338.431681
To(°C)                     80.0
Ho(kJ/kg)            478.770206
So(J/kg-K)             3.454806
self.Outlet.P (bar)         8.0

Principaux résultats : puissance de compression Q_comp ≈ 321 kW, pertes thermiques Q_losses ≈ 267 kW (compresseur refroidi, To ramenée à 80 °C), et pression de refoulement Outlet.P = 8 bar.

Note

Le compresseur ne définit pas Pi_bar/Ti_degC/F : ces grandeurs viennent du port Inlet connecté à l’amont. Sans Fluid_connect ni consigne HP_bar/Tcond_degC, calculate() lève une erreur.

Exemple graphique avec PyqtSimulator

Le même modèle peut être utilisé dans l’interface graphique PyqtSimulator. Le lancement du module se fait simplement avec l’import suivant :

from PyqtSimulator import main

En pratique, cet import lance l’application et ouvre l’éditeur de schéma où vous pouvez placer une Source, connecter un Compresseur puis visualiser les résultats dans la fenêtre de configuration.

Note

Insérez ici la capture de la simulation PyqtSimulator lorsque l’image sera fournie. La page sera mise à jour avec la figure correspondante.

Source (entrée du compresseur)

En pratique, l’entrée du compresseur est fournie par un composant amont. Le cas le plus courant est une Source qui calcule un état thermodynamique cohérent (pression, température, enthalpie, débit) avant de l’envoyer vers COMPRESSOR.Inlet via Fluid_connect.

Exemple détaillé de préparation d’entrée :

from ThermodynamicCycles.Source import Source

SOURCE = Source.Object()
SOURCE.Pi_bar = 1.01325
SOURCE.Ti_degC = 25          # température d'entrée obligatoire
SOURCE.fluid = "air"
SOURCE.F = 1                 # débit massique [kg/s]
SOURCE.calculate()

print(SOURCE.df)

Sortie réelle (SOURCE.df) :

                            Source
Timestamp      2026-07-04 23:33:33
fluid                          air
Ti_degC                       25.0
Pi_bar                        1.01
F_Sm3h                      2937.5
F_Nm3h                 2784.081453
F_m3h                       3039.7
F_kgh                         3600
F_kgs                            1
F_m3s                        0.844
F_Sm3s                       0.816
self.Outlet.h        424436.043917

Le DataFrame de préparation contient : Ti_degC [°C], Pi_bar [bar], les débits (Sm³/h, Nm³/h, m³/h, kg/h, kg/s, m³/s, Sm³/s) et Outlet.h [J/kg].

Note

SOURCE.Ti_degC est obligatoire : sans elle, calculate() lève une TypeError (température à None).

Paramètres de fluide et de débit utilisables en entrée

Fluides disponibles dans CoolProp

Fluides purs courants :

  • 'Water' - Eau

  • 'Air' - Air

  • 'Ammonia' (ou 'NH3') - Ammoniac

  • 'CO2' (ou 'CarbonDioxide') - Dioxyde de carbone

  • 'Nitrogen' (ou 'N2') - Azote

  • 'Oxygen' (ou 'O2') - Oxygène

  • 'Hydrogen' (ou 'H2') - Hydrogène

  • 'Methane' - Méthane

  • 'Propane' - Propane

  • 'n-Butane' - n-Butane

  • 'IsoButane' - Isobutane

Frigorigènes HFC :

  • 'R134a' - 1,1,1,2-Tétrafluoroéthane

  • 'R32' - Difluorométhane

  • 'R125' - Pentafluoroéthane

  • 'R143a' - 1,1,1-Trifluoroéthane

  • 'R152a' - 1,1-Difluoroéthane

  • 'R404A' - Mélange (R125/143a/134a)

  • 'R407C' - Mélange (R32/125/134a)

  • 'R410A' - Mélange (R32/125)

  • 'R507A' - Mélange (R125/143a)

Frigorigènes naturels et autres :

  • 'R290' (ou 'Propane') - Propane

  • 'R600a' (ou 'IsoButane') - Isobutane

  • 'R717' (ou 'Ammonia') - Ammoniac

  • 'R744' (ou 'CO2') - Dioxyde de carbone

  • 'R1234yf' - 2,3,3,3-Tétrafluoropropène

  • 'R1234ze(E)' - trans-1,3,3,3-Tétrafluoropropène

Fluides industriels :

  • 'Toluene' - Toluène

  • 'Ethanol' - Éthanol

  • 'Acetone' - Acétone

  • 'Methanol' - Méthanol

Note

Liste complète des fluides : http://www.coolprop.org/fluid_properties/PurePseudoPure.html

Types de débits disponibles :

  • F : débit massique [kg/s]

  • F_kgh : débit massique [kg/h]

  • F_Sm3s / F_Sm3h : débit volumique standard [Sm³/s] / [Sm³/h]

  • F_Nm3s / F_Nm3h : débit volumique normal [Nm³/s] / [Nm³/h]

  • F_m3s / F_m3h : débit volumique aux conditions d’entrée [m³/s] / [m³/h]

Équations de préparation d’entrée

Le calcul d’entrée (source amont) repose sur CoolProp et convertit les débits vers un débit massique, puis calcule l’enthalpie de l’état transmis au compresseur.

  • Débit massique à partir de Sm³/h :

    \[\dot{m} = \frac{F_{Sm3h}}{3600} \cdot \rho(P_{std}, T_{std})\]

  • Débit massique à partir de Nm³/h :

    \[\dot{m} = \frac{F_{Nm3h}}{3600} \cdot \rho(P_{std}, T_{norm})\]

  • Débit massique à partir de m³/s :

    \[\dot{m} = F_{m3s} \cdot \rho(P_{in}, T_{in})\]

  • Enthalpie de l’état transmis :

    \[h_{out} = \text{PropsSI}('H', 'P', P_{out}, 'T', T_{in}, \text{fluid})\]

  • Qualité du fluide :

    \[Q = 1 - \frac{H_v - h_{out}}{H_v - H_l}\]

avec : \(\rho\) densité, \(P_{std}/T_{std}\) conditions standards, \(P_{norm}/T_{norm}\) conditions normales, et \(P_{in}/T_{in}\) conditions d’entrée.

Puits (sortie du compresseur)

En aval du compresseur, un Sink termine la ligne de fluide. Il reçoit l’état de sortie du compresseur via Fluid_connect et calcule les grandeurs de bilan (débits, puissance enthalpique, état de phase, température).

Exemple :

from ThermodynamicCycles.Sink import Sink
# from ThermodynamicCycles.Connect import Fluid_connect

SINK = Sink.Object()

# État d'entrée (normalement : Fluid_connect(SINK.Inlet, COMPRESSOR.Outlet))
SINK.Inlet.fluid = "air"
SINK.Inlet.F = 0.334        # kg/s
SINK.Inlet.P = 101325       # Pa
SINK.Inlet.h = 420000       # J/kg

SINK.calculate()

print(SINK.df)
print(SINK.To_degC)

Sortie réelle :

                              Sink
Timestamp      2026-07-04 23:50:41
fluid                          air
F_kgs                        0.334
Inlet.P(Pa)                 101325
Inlet.P(bar)                   1.0
Inlet.h(J/kg)               420000
H(W)                      140280.0
fluid_quality                vapor
Q                         2.050715
D (kg/m3)                      1.2
F_Sm3h                       981.0
F_m3h                       1000.0
F_kgh                       1202.0

20.59143900300944

Le Sink calcule notamment :

  • la puissance enthalpique : \(H = \dot{m} \times h\),

  • la température de sortie To_degC,

  • les débits volumiques équivalents,

  • l’indicateur d’état fluid_quality.

Pour l’air, fluid_quality vaut généralement vapor (Q > 1), ce qui est normal pour un gaz permanent.