Amélioration des performances énergétiques et environnementales des systèmes frigorifiques au moyen de la brumisation des condenseurs à air PDF Download
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Author: Julien Tissot
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Book Description
L'application de la brumisation d'eau dans l'air en amont des condenseurs à air permet de réduire la consommation d'énergie des machines frigorifiques. L'intérêt de la brumisation d'eau réside dans l'abaissement de température de l'air obtenu par évaporation du spray. L'optimisation de cette méthode permet d'obtenir une efficacité se rapprochant de celle des systèmes évaporatifs tout en supprimant le risque de développement et de transports de bactéries tel que les légionelles. Le problème est abordé ici de deux manières : la première théorique et numérique (utilisation du code MIRABELLES et développement d'un modèle d'échange thermique air-goutte/condenseur) et la seconde expérimentale (mise en place d'un pilote et d'une pompe à chaleur). A l'aide du code MIRABELLES, on a déterminé les caractéristiques d'un spray évoluant dans un milieu ambiant donné et son impact sur l'abaissement de température de l'air. Les données numériques obtenues ont guidé le choix du matériel et la stratégie de brumisation à appliquer expérimentalement. Les mesures effectuées sur le pilote montrent l'amélioration des échanges thermiques entre l'air et le condenseur grâce à la brumisation et quantifient également l'influence de l'impact des gouttes avec les ailettes du condenseur. L'application de la brumisation sur la pompe à chaleur a mis en avant les gains sur la consommation électrique et l'augmentation de la production frigorifique. La comparaison de l'ensemble des résultats expérimentaux avec les résultats numériques a permis de valider le modèle thermique simulant les échanges entre un air chargé de gouttelette d'eau et un condenseur.
Author: Julien Tissot
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L'application de la brumisation d'eau dans l'air en amont des condenseurs à air permet de réduire la consommation d'énergie des machines frigorifiques. L'intérêt de la brumisation d'eau réside dans l'abaissement de température de l'air obtenu par évaporation du spray. L'optimisation de cette méthode permet d'obtenir une efficacité se rapprochant de celle des systèmes évaporatifs tout en supprimant le risque de développement et de transports de bactéries tel que les légionelles. Le problème est abordé ici de deux manières : la première théorique et numérique (utilisation du code MIRABELLES et développement d'un modèle d'échange thermique air-goutte/condenseur) et la seconde expérimentale (mise en place d'un pilote et d'une pompe à chaleur). A l'aide du code MIRABELLES, on a déterminé les caractéristiques d'un spray évoluant dans un milieu ambiant donné et son impact sur l'abaissement de température de l'air. Les données numériques obtenues ont guidé le choix du matériel et la stratégie de brumisation à appliquer expérimentalement. Les mesures effectuées sur le pilote montrent l'amélioration des échanges thermiques entre l'air et le condenseur grâce à la brumisation et quantifient également l'influence de l'impact des gouttes avec les ailettes du condenseur. L'application de la brumisation sur la pompe à chaleur a mis en avant les gains sur la consommation électrique et l'augmentation de la production frigorifique. La comparaison de l'ensemble des résultats expérimentaux avec les résultats numériques a permis de valider le modèle thermique simulant les échanges entre un air chargé de gouttelette d'eau et un condenseur.
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Publisher: Ed. Techniques Ingénieur
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Languages : fr
Pages : 11
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Author: Pierre-Emmanuel Vendé
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La brumisation du condenseur à air d'une machine frigorifique permet une augmentation des échanges thermiques avec l'évaporation de l'eau dans l'air ou en paroi, ce qui augmente la puissance frigorifique et diminue le travail de compression. Ce phénomène est appliqué dans le cadre automobile afin d'abaisser la consommation supplémentaire de carburant induite par la climatisation lorsque le véhicule est à l'arrêt ou roule à faible vitesse. Un dispositif de brumisation autosuffisant en eau, peu énergivore et peu encombrant a ainsi été implémenté afin d'impacter le condenseur du système de climatisation d'un véhicule. Une étude de dimensionnement a montré que le dispositif ne devait pas consommer plus de 1 kg.h-1 récupérés à partir des condensats de l'évaporateur. Les buses étudiées (cône creux et jet plat) ont été choisies en fonction de ce critère. Le condenseur de la machine frigorifique a été isolé dans une maquette expérimentale afin de caractériser et optimiser l'effet de la brumisation. Une méthode d'analyse thermique des surfaces impactées a été développée pour caractériser le phénomène de bouchage étant donné que l'échange thermique se fait à la fois par impact sur la surface de l'échangeur et par l'évaporation du film d'eau. Il a ainsi été montré que, sur le long terme, si la surface frontale de l'échangeur est bouchée à 17 %, cela entraîne 45 % de pertes de charge supplémentaires et 20 à 25 % de transfert thermique en moins. Mais le bouchage peut être bénéfique et stocker de l'énergie thermique lorsque la durée de pulvérisation ne dépasse pas 25 minutes. Enfin, au terme de l'étude, le dispositif de brumisation a été implémenté sur le véhicule et des premiers essais ont montré un réel gain apporté par la brumisation, ce qui est encourageant pour une éventuelle industrialisation du dispositif.
Author: Thomas Dufour
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L'utilisation de la réfrigération secondaire permet de réduire l'impact environnemental des systèmes frigorifiques grâce à une réduction de l'utilisation de gaz à effet de serre, néanmoins un tel procédé abaisse l'efficacité des systèmes. Afin de rendre ce procédé plus efficace et viable, l'utilisation de fluide à forte densité énergétique ainsi qu'un couplage avec un dispositif de stockage thermique a été envisagé comme réponse à une problématique industrielle de distribution de froid (climatisation, procédés de refroidissement). Un montage expérimental constitué d'une boucle de circulation et d'un réacteur de formation a été utilisé afin d'évaluer les caractéristiques de charge et décharge d'un réseau utilisant des fluides diphasiques. Cette étude a également permis l'élaboration et la validation de modèles prédictifs (réservoir de stockage, échangeur de chaleur, écoulement) de dynamique de stockage et déstockage pour différents matériaux. Ces modèles ont ensuite été appliqués au cas d'un réseau industriel afin d'étudier l'impact du matériau de stockage choisi sur le dimensionnement du système, sur la consommation énergétique mais aussi sur sa viabilité économique. Ainsi, les résultats ont d'abord montré que l'utilisation d'un dispositif améliorait l'efficacité d'un système et que le retour sur investissement dépendait des scénarios de stockage envisagés. Enfin, une forte dépendance sur le choix du matériau a également été soulevée.
Author: Amrid Mammeri
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Languages : fr
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Ce travail aborde la problématique des systèmes de refroidissement ou de contrôle thermique industriels. Nous avons particulièrement mis l'accent sur le refroidissement des serveurs informatiques. Une première partie consiste en l'étude des moyens d'amélioration des techniques de refroidissement existantes, tandis que la deuxième partie est une réflexion sur des techniques de refroidissement alternatives potentiellement plus efficaces et répondant aux demandes actuelles du contrôle thermique industriel. Dans le premier chapitre, nous analysons la bibliographie et la théorie relatives aux phénomènes physiques derrière les techniques de refroidissement étudiées. Ensuite, une classification des techniques de refroidissement est proposée en fin de chapitre. Ce chapitre a servi de base pour l'amélioration des technologies de refroidissement existantes et à la réflexion sur de nouvelles techniques plus efficaces. Le second chapitre porte sur l'optimisation d'une plaque froide, destinée au refroidissement des serveurs informatiques, en s'aidant d'un outil numérique et d'essais expérimentaux. Nous avons noté une augmentation des transferts de chaleur dans la plaque froide en utilisant des inserts, notamment ceux en forme de losange disposés en quinconce. A l'inverse, l'utilisation de certains nanofluides en tant que fluides caloporteurs ne semble pas apporter de gain significatif. Dans le troisième chapitre nous détaillons la démarche suivie pour la conception d'un dissipateur de chaleur basé sur une technologie caloducs, destiné au refroidissement des cartes électroniques. En premier lieu, nous présentons le modèle thermohydraulique de dimensionnement d'un caloduc cylindrique ; une étude paramétrique (géométrique, type de fluide,...) nous a permis d'identifier le jeu de paramètres donnant la meilleure performance du caloduc. En second lieu, nous évoquons les tests réalisés sur le dissipateur de chaleur à caloduc qui nous amènent à valider en partie le modèle thermohydraulique développé. Le dernier chapitre porte sur la réalisation et l'étude d'un démonstrateur pour le refroidissement des cartes électroniques par immersion dans un liquide à basse température de saturation. On commence par la mise en place et l'utilisation d'un modèle numérique pour la conception du démonstrateur, puis des tests expérimentaux sont réalisés. Les premiers résultats obtenus en utilisant le SES-36 comme fluide de travail sont assez prometteurs.Mots clés : modélisation, transfert de chaleur, refroidissement, datacenter, liquid-cooling, caloducs, échangeurs, nanofluides, ébullition en vase, simulation numérique.
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ISBN: 9782868170224
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Languages : fr
Pages : 36
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Author: Grétar Tryggvason
Publisher: Cambridge University Press
ISBN: 1139496700
Category : Computers
Languages : en
Pages : 337
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Accurately predicting the behaviour of multiphase flows is a problem of immense industrial and scientific interest. Modern computers can now study the dynamics in great detail and these simulations yield unprecedented insight. This book provides a comprehensive introduction to direct numerical simulations of multiphase flows for researchers and graduate students. After a brief overview of the context and history the authors review the governing equations. A particular emphasis is placed on the 'one-fluid' formulation where a single set of equations is used to describe the entire flow field and interface terms are included as singularity distributions. Several applications are discussed, showing how direct numerical simulations have helped researchers advance both our understanding and our ability to make predictions. The final chapter gives an overview of recent studies of flows with relatively complex physics, such as mass transfer and chemical reactions, solidification and boiling, and includes extensive references to current work.
