ETUDE D'UNE POMPE A CHALEUR DE 230 KW ET D'UNE MACHINE FRIGORIFIQUE A ADSORPTION SOLIDE. GESTION DE LA CHALEUR ET ANALYSE DE CYCLES DE RECUPERATION DE CHALEUR OU DE MASSE PDF Download
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Author: TAHN-NEISSAY.. ZANIFE
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L'OBJET DE CE TRAVAIL CONCERNE LA GESTION DE LA CHALEUR DANS LES MACHINES A ADSORPTION A DEUX ADSORBEURS. NOUS AVONS CONSIDERE DEUX COUPLES, DEUX TYPES DE CYCLES ET DEUX TYPES DE MACHINES: 1) LES DEUX COUPLES CONSIDERES SONT LES COUPLES ZEOLITHE-EAU D'UNE PART ET CHARBON ACTIF-METHANOL D'AUTRE PART; 2) LES DEUX CYCLES ETUDIES SONT LE CYCLE A RECUPERATION DE CHALEUR ET LE CYCLE A RECUPERATION DE MASSE; 3) LES DEUX TYPES DE MACHINES SONT D'UNE PART UN PILOTE DE POMPE A CHALEUR (PAC) DE 230 KW INSTALLE EN SITE INDUSTRIEL ET D'AUTRE PART UNE MAQUETTE DE MACHINE FRIGORIFIQUE. LES OBJECTIFS POURSUIVIS PAR LES ETUDES DES DEUX TYPES DE MACHINE SONT TRES DIFFERENTS. DANS LE CAS DE LA PAC, NOUS ABORDONS ESSENTIELLEMENT LES PROBLEMES LIES A LA REGULATION ET A L'INSERTION DANS LE RESEAU INDUSTRIEL DE LA DISTRIBUTION D'EAU CHAUDE SANITAIRE (ECS). NOUS METTONS EN EVIDENCE TROIS PARAMETRES DETERMINANT POUR LA COMMANDE DE LA PAC ZEOLITHE-EAU: LE DEBIT D'ALIMENTATION, LA CONSIGNE D'ARRET DE LA PHASE DE COMPLEMENT DE CHAUFFAGE/REFROIDISSEMENT (TZMAX ET TZMIN) ET ENFIN LA CONSIGNE D'ARRET DE LA PHASE DE RECUPERATION DE CHALEUR ENTRE LES DEUX ADSORBEURS (DT). L'ETUDE EXPERIMENTALE A PORTE SUR UNE PAC DE 230 KW. NOUS MONTRONS QUE L'UTILISATION D'UN SYSTEME MONOBLOC (ADSORBEUR RELIE DIRECTEMENT A L'EVAPO-CONDENSEUR) PRESENTE L'INTERET DE SIMPLIFIER LA COMMANDE ET DE REDUIRE CONSIDERABLEMENT LES RISQUES DE FUITE. LES POSSIBILITES ET LES LIMITES DE L'UNITE SONT ANALYSEES. DANS LE CAS DE LA MACHINE FRIGORIFIQUE A ADSORPTION, NOUS AVONS EFFECTUE L'ETUDE EXPERIMENTALE ET LA MODELISATION D'UN CYCLE OU INTERVIENT UN TRANSFERT DE FLUIDE FRIGORIGENE ENTRE LES DEUX ADSORBEURS. NOUS MONTRONS QUE L'UTILISATION D'UN TEL CYCLE PERMET DE BAISSER LA TEMPERATURE DE REGENERATION. IL EST ALORS POSSIBLE DE GENERER DU FROID A BASSE TEMPERATURE (10C) EN UTILISANT DES REJETS THERMIQUES A 80-90C POUR REGENERER LE CHARBON ACTIF
Author: TAHN-NEISSAY.. ZANIFE
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L'OBJET DE CE TRAVAIL CONCERNE LA GESTION DE LA CHALEUR DANS LES MACHINES A ADSORPTION A DEUX ADSORBEURS. NOUS AVONS CONSIDERE DEUX COUPLES, DEUX TYPES DE CYCLES ET DEUX TYPES DE MACHINES: 1) LES DEUX COUPLES CONSIDERES SONT LES COUPLES ZEOLITHE-EAU D'UNE PART ET CHARBON ACTIF-METHANOL D'AUTRE PART; 2) LES DEUX CYCLES ETUDIES SONT LE CYCLE A RECUPERATION DE CHALEUR ET LE CYCLE A RECUPERATION DE MASSE; 3) LES DEUX TYPES DE MACHINES SONT D'UNE PART UN PILOTE DE POMPE A CHALEUR (PAC) DE 230 KW INSTALLE EN SITE INDUSTRIEL ET D'AUTRE PART UNE MAQUETTE DE MACHINE FRIGORIFIQUE. LES OBJECTIFS POURSUIVIS PAR LES ETUDES DES DEUX TYPES DE MACHINE SONT TRES DIFFERENTS. DANS LE CAS DE LA PAC, NOUS ABORDONS ESSENTIELLEMENT LES PROBLEMES LIES A LA REGULATION ET A L'INSERTION DANS LE RESEAU INDUSTRIEL DE LA DISTRIBUTION D'EAU CHAUDE SANITAIRE (ECS). NOUS METTONS EN EVIDENCE TROIS PARAMETRES DETERMINANT POUR LA COMMANDE DE LA PAC ZEOLITHE-EAU: LE DEBIT D'ALIMENTATION, LA CONSIGNE D'ARRET DE LA PHASE DE COMPLEMENT DE CHAUFFAGE/REFROIDISSEMENT (TZMAX ET TZMIN) ET ENFIN LA CONSIGNE D'ARRET DE LA PHASE DE RECUPERATION DE CHALEUR ENTRE LES DEUX ADSORBEURS (DT). L'ETUDE EXPERIMENTALE A PORTE SUR UNE PAC DE 230 KW. NOUS MONTRONS QUE L'UTILISATION D'UN SYSTEME MONOBLOC (ADSORBEUR RELIE DIRECTEMENT A L'EVAPO-CONDENSEUR) PRESENTE L'INTERET DE SIMPLIFIER LA COMMANDE ET DE REDUIRE CONSIDERABLEMENT LES RISQUES DE FUITE. LES POSSIBILITES ET LES LIMITES DE L'UNITE SONT ANALYSEES. DANS LE CAS DE LA MACHINE FRIGORIFIQUE A ADSORPTION, NOUS AVONS EFFECTUE L'ETUDE EXPERIMENTALE ET LA MODELISATION D'UN CYCLE OU INTERVIENT UN TRANSFERT DE FLUIDE FRIGORIGENE ENTRE LES DEUX ADSORBEURS. NOUS MONTRONS QUE L'UTILISATION D'UN TEL CYCLE PERMET DE BAISSER LA TEMPERATURE DE REGENERATION. IL EST ALORS POSSIBLE DE GENERER DU FROID A BASSE TEMPERATURE (10C) EN UTILISANT DES REJETS THERMIQUES A 80-90C POUR REGENERER LE CHARBON ACTIF
Author: STEPHANIE.. SZARZYNSKI
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Languages : fr
Pages : 140
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POUR DES RAISONS ECOLOGIQUES, LES SYSTEMES A SORPTION SOLIDE APPLIQUES A LA REFRIGERATION OU A LA CLIMATISATION BENEFICIENT CES DERNIERES ANNEES D'UN CONTEXTE FAVORABLE A LEUR EMERGENCE. L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL EST DE REALISER L'ANALYSE EXPERIMENTALE D'UNE MACHINE FRIGORIFIQUE A ADSORPTION FONCTIONNANT SELON UN PROCEDE A REGENERATION DE CHALEUR (TEMPERATURE NON-UNIFORME). L'ETABLISSEMENT D'UN FORT GRADIENT THERMIQUE LE LONG DE L'ADSORBEUR PERMET D'AUGMENTER LA PROPORTION DE CHALEUR ECHANGEE DE MANIERE INTERNE AU SYSTEME ET AINSI D'AUGMENTER LES PERFORMANCES DE CE DERNIER. NOUS AVONS CONCU PUIS MONTRE UN DISPOSITIF EXPERIMENTAL PERMETTANT DE METTRE EN UVRE CE PROCEDE. IL INTEGRE L'UTILISATION D'UN NOUVEAU COMPOSITE ADSORBANT, LA PRESENCE D'INSERTS DANS LES TUBES ET L'EMPLOI D'UN EVAPORATEUR INHABITUEL. UNE ANALYSE EXPERIMENTALE EST REALISEE QUI MONTRE QUE DES FACTEURS DE RECUPERATION DE CHALEUR DEPASSANT 0,5 ONT ETE OBTENUS. LE COP RESTE PROCHE DE 0,4 QUELLE QUE SOIENT LA VALEUR DU DEBIT DE FLUIDE CALOPORTEUR ET LE TEMPS DE CYCLE ALORS QUE LA PSF DEPASSE AISEMENT 100 W.KG##1 DE ZEOLITE. LES PERFORMANCES DE LA MACHINE SONT PRINCIPALEMENT AFFECTEES PAR LA PRESENCE DE PERTES THERMIQUES NON NEGLIGEABLES ET DE MASSES THERMIQUES INERTES IMPORTANTES A L'INTERIEUR DE L'ADSORBEUR. POUR COMPRENDRE LE FONCTIONNEMENT DE L'ADSORBEUR, NOUS UTILISONS UN MODELE NUMERIQUE QUI INTEGRE LA REPARTITION DES PERTES THERMIQUES ET DES MASSES INERTES DE L'ADSORBEUR. LES PARAMETRES DU MODELE SONT AJUSTES AFIN QU'IL RENDE COMPTE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX. UNE FOIS AJUSTE CE MODELE NOUS A PERMIS DE PREDIRE QUELLES SERAIENT LES PERFORMANCES DE LA MACHINE SI ON REDUISAIT LES EFFETS LIMITANT INHERENTS A NOTRE INSTALLATION. UNE ANALYSE DU DISPOSITIF EXPERIMENTAL SELON LE SECOND PRINCIPE DE LA THERMODYNAMIQUE COMPLETE CETTE ETUDE ET MET EN EVIDENCE LA REPARTITION DES DIFFERENTES IRREVERSIBILITES RESPONSABLES DE LA FAIBLESSE DE NOS PERFORMANCES EXPERIMENTALES.
Author: MICHAELIS.. KARAGIORGAS
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Pages : 251
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ETUDE DE LA REPONSE DE LA MACHINE DANS LE TEMPS, ET CALCUL DES BILANS DE CHALEUR ET DE MASSE. COMPTE RENDU DES DIFFERENTS SCENARIOS DE COUPLAGE AVEC LES SOURCES EXTERIEURES, ET DES CARACTERISTIQUES AUTOMATIQUES ET THERMODYNAMIQUES. MODELISATION DU FONCTIONNEMENT DANS LE TEMPS, LORSQUE DEUX REACTEURS SONT COMBINES POUR EFFECTUER LA RECUPERATION INTERNE DU CYCLE. DETERMINATION DES LIMITES ET DES POSSIBILITES DU MODELE PROPOSE
Author: Delphine Triché
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Pages : 0
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Les machines frigorifiques à absorption ammoniac-eau sont prometteuses dans les domaines de la climatisation solaire et de la valorisation des rejets thermiques pour l'industrie. Pour permettre à ces machines de devenir compétitives par rapport aux systèmes à compression mécanique de vapeur, l'amélioration de leur efficacité et la baisse de leur coût sont nécessaires. C'est dans ce contexte que s'inscrit ce travail de thèse.L'étude se concentre sur l'absorbeur qui est un des composants les plus critiques de la machine à absorption en matière de taille, de coût et d'efficacité. L'objectif est d'étudier numériquement et expérimentalement les transferts couplés de masse et de chaleur dans l'absorbeur dans le but de prédire et d'améliorer ses performances.Deux absorbeurs à film tombant sont étudiés, dans lesquels la solution pauvre et la vapeur entrent en haut et le fluide caloporteur entre en bas. Le premier est un échangeur à plaques soudées et le deuxième est un échangeur à plaques et joints avec des dimensions et des profils de plaques différents.L'analyse expérimentale de ces deux absorbeurs est réalisée dans des conditions réelles de fonctionnement sur un prototype instrumenté de machine à absorption ammoniac-eau de 5 kW. Ce dispositif permet une analyse globale des débits de vapeur absorbés, des flux thermiques évacués et des efficacités d'absorption. Une analyse plus locale est aussi réalisée à l'aide de mesures de températures à l'intérieur des canaux de refroidissement dans l'absorbeur plaques et joints. Les résultats montrent une importante corrélation entre la puissance frigorifique produite par la machine à absorption et les performances de l'absorbeur. Mais ce prototype étant une machine réelle, les variables d'entrée de l'absorbeur ne peuvent pas être contrôlées. Un modèle numérique est donc nécessaire pour dissocier l'impact des différentes variables sur les performances de l'absorbeur.Un modèle 1D d'un absorbeur à film tombant est donc développé. Il est basé sur des bilans de masses, d'espèces et d'énergies, des équations de transferts de masse et de chaleur et des conditions d'équilibre à l'interface liquide-vapeur. Les résistances aux transferts de masse sont considérées dans les phases liquide et vapeur et des corrélations empiriques sont utilisées pour calculer les coefficients de transfert de masse et de chaleur.Ce modèle est validé expérimentalement avec les données globales aux bornes des deux absorbeurs et avec les mesures de températures le long des canaux du fluide de refroidissement puisqu'une différence maximale de 15% est observée. Il permet donc l'analyse détaillée des phénomènes de transferts de masse et de chaleur le long de l'absorbeur et facilite l'étude du procédé d'absorption.Enfin, une étude de sensibilité paramétrique est réalisée avec ce modèle pour discuter des résultats expérimentaux et pour identifier les pistes d'amélioration des performances de l'absorbeur et donc de la machine à absorption.
Author: ALEXANDRE.. DUMAS
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Languages : fr
Pages : 319
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LE TRAVAIL PRESENTE DANS CETTE THESE CONCERNE L'ETUDE DU FONCTIONNEMENT D'UNE MACHINE FRIGORIFIQUE A ADSORPTION A CHARBON ACTIF-METHANOL. L'ETUDE PORTE TOUT D'ABORD SUR LE COMPORTEMENT THERMIQUE DU CHARBON ACTIF EN PRESENCE DE METHANOL : ELLE COMPORTE UNE ANALYSE EXPERIMENTALE SUR LA CONDUCTIVITE THERMIQUE APPARENTE DE CE DERNIER ET UNE AUTRE SUR LA CONDUCTANCE A LA PAROI D'UN GENERATEUR CYLINDRIQUE. CECI A POUR BUT DE MIEUX COMPRENDRE LES MECANISMES DE TRANSFERT DE CHALEUR EN VUE D'UNE MODELISATION DES COMPORTEMENT THERMIQUES ET THERMODYNAMIQUE DE LA MACHINE. LA SECONDE PARTIE DE CE TRAVAIL CONSISTE A ETUDIER LES COMPORTEMENTS THERMODYNAMIQUES DE LA MACHINE SIMPLE EFFET DU BANC EXPERIMENTAL EN FONCTION DE CERTAINS PARAMETRES ; CE QUI PERMET D'EN DEDUIRE LES PERFORMANCES D'UNE TELLE MACHINE. PAR UNE ANALYSE DES TEMPS DE COMMUTATION, IL A ETE CONSTATE QUE LA DUREE DE CYCLE PEUT ETRE CONSIDERABLEMENT REDUITE.
Author: François Lanzetta
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Pages : 237
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Ce travail concerne l'analyse expérimentale des flux de chaleur instationnaires au sein d'une machine frigorifique de Stirling ainsi que l'étude paramétrée de son fonctionnement. Un premier modèle théorique du cycle est développé dans le but de dimensionner et de réaliser la machine frigorifique. L'instrumentation ainsi que les méthodes d'étalonnages dynamiques des capteurs de pression et de température sont présentées. L'étude des échanges de chaleur entre le gaz et les différents volumes de la machine est menée suivant deux directions. Une première analyse monodimensionnelle, de type local, fait apparaître, à travers une écriture complexe, le déphasage existant entre le flux de chaleur et la différence de température entre le gaz et la paroi. Une deuxième analyse, de type global, permet d'établir les performances de la machine sous forme paramétrée, à partir d'un bilan thermodynamique appliqué aux trois volumes de la machine. Les mesures sont finalement comparées aux différents résultats théoriques et montrent que les performances de la machine croissent avec la pression, l'efficacité du régénérateur et chutent avec le volume mort. Les performances optimales sont réalisées pour un déphasage de 60ʿ entre les volumes de compression et de détente.
Author: Elie Keryakos
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L'engagement de l'Europe sur les énergies renouvelables amène à l'accélération du développement du biométhane comme énergie renouvelable. Les travaux de cette thèse portent sur une partie du procédé Cryo Pur qui est un procédé essentiellement frigorifique qui va permettre en refroidissant le biogaz de la température ambiante à -120 °C, de séparer successivement l'eau, le CO2 et des polluants pour obtenir du méthane et du CO2 liquides de hautes puretés. Les objectifs poursuivis sont méthodologiques et expérimentaux. La méthode est celle de l'intégration énergétique associée à une analyse exergétique du procédé. L'analyse intègre la production frigorifique et la production de chaleur par les groupes frigorifiques pour son utilisation dans le procédé de méthanisation. L'optimisation énergétique part de l'analyse exergétique et identifie les pertes des différentes étapes du procédé et intègre à la fois les productions frigorifiques aux différents niveaux de température et la production de chaleur utilisée dans le digesteur. Le besoin en chaleur du digesteur se situe autour de 50 à 55 °C pour les bactéries thermophiles. Pour l'épuration du biogaz et la liquéfaction du biométhane, les besoins frigorifiques se situent de la température ambiante jusqu'à-120 °C. Dans le procédé Cryo Pur, la production frigorifique s'effectue à 4 niveaux de températures : 2°C, -40 °C, -78 °C et -120 °C. La pompe à chaleur est couplée aux différents systèmes frigorifiques en refroidissant un frigoporteur à une température qui fait l'objet de l'optimisation globale du système de thermo-frigo-pompe. En effet la pompe à chaleur refroidit les condenseurs des 4 systèmes frigorifiques et la chaleur récupérée des groupes froids est valorisée à 55 °C par la pompe à chaleur.Complémentairement à cette optimisation énergétique globale, la thèse se focalise sur le givrage et dégivrage de l'eau contenue dans le biogaz. Cette opération consomme beaucoup d'énergie et un travail d'optimisation énergétique est mené pour minimiser la consommation d'énergie pour la déshumidification du biogaz de la température ambiante à -78 °C. La représentation des cycles associés au givrage et dégivrage de la glace hydrique et des pertes associées aux montées et descentes en température des masses métalliques des échangeurs requière une modélisation dynamique de ces phénomènes. Du point de vue expérimental les cycles de givrage et dégivrage de l'eau font l'objet d'une optimisation quant à leur gestion.Les travaux de la modélisation donneront lieu à dimensionner les échangeurs des cycles de givrage et de dégivrage. Le but finalement étant l'obtention d'un rendement exergétique le plus élevé possible. Les essais ont permis de valider les modèles d'échangeurs et des systèmes frigorifiques. L'optimisation intègre également le choix des mélanges des fluides frigorigènes.
Author: DIDIER.. ALO
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Pages : 225
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ON ETUDIE, SUR LE PLAN THEORIQUE ET EXPERIMENTAL, DES SYSTEMES THERMODYNAMIQUES A COMPRESSION-ABSORPTION DESTINES A LA PRODUCTION SIMULTANEE DE FROID ET DE CHALEUR. LE CYCLE HYBRIDE ELEMENTAIRE, AVEC LE MELANGE EAU-AMMONIAC, EST APPLICABLE AUX DOMAINES DES MACHINES FRIGORIFIQUES (-20C) ET DES POMPES A CHALEUR (JUSQU'A 100C). L'EFFICACITE DU CYCLE RESTE INFERIEURE DE 1 A 10% A L'EFFICACITE D'UN CYCLE A COMPRESSION D'AMMONIAC MAIS COMPARABLE AVEC CELLE DES CYCLES UTILISANT LES HCFC CLASSIQUES. NOUS INTRODUISONS ET DECRIVONS PLUS DE 60 CYCLES HYBRIDES COMPOSES AU PLUS DE SIX ELEMENTS PRINCIPAUX. NOTRE CHOIX DE L'APPLICATION, NOUS A CONDUIT A RETENIR SEULEMENT SIX CYCLES. LES PERFORMANCES SIMULEES APPARAISSENT DISPERSEES ET SANS RELATION AVEC LE NOMBRE DE CONSTITUANTS. ELLES SONT INFERIEURES DE 13% ENVIRON A LA PERFORMANCE D'UN CYCLE A AMMONIAC PUR A DEUX ETAGES (A INJECTION TOTALE). LE BANC D'ESSAIS SE COMPOSE D'UN CYCLE A COMPRESSION D'AMMONIAC PUR COUPLE A UN CYCLE HYBRIDE ELEMENTAIRE. LES RESULTATS, SUR LE CIRCUIT HYBRIDE, DONNENT UN COEFFICIENT DE PERFORMANCE FRIGORIFIQUE COMPRIS ENTRE 3 ET 3,4 SELON LA COMPOSITION DU MELANGE (90 A 60%) POUR L'ECART DE TEMPERATURE 0/40C SUR LE FRIGORIGENE. LA PERFORMANCE MAXIMALE POUR LES TEMPERATURES 0/60C TOMBE A 2,12. LA PUISSANCE THERMIQUE VARIE DANS UN RAPPORT DE 1 A 4 LORSQUE LE TAUX DE RECIRCULATION VARIE. LE COUPLAGE DES DEUX CIRCUITS NE POSE PAS DE DIFFICULTE PARTICULIERE ET LE FONCTIONNEMENT EN THERMO-FRIGO-POMPE EST VALIDE POUR DES ECARTS DE TEMPERATURE DE 100 K DANS LE CYCLE. L'EFFICACITE DE L'ABSORBEUR EST SUPERIEURE A CELLE DU DESORBEUR QUI ATTEINT EN MOYENNE 0,75. L'INTERET DES ECHANGEURS A PLAQUES, CHOISIS POUR L'ABSORPTION ET LA DESORPTION, EST DEMONTRE BIEN QUE DES MODIFICATIONS DOIVENT ETRE APPORTEES POUR ETENDRE LEURS CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT
Author: FLORENCE.. POYELLE
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Languages : fr
Pages : 200
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LES SYSTEMES A SORPTION APPLIQUES A LA REFRIGERATION REPRESENTENT UNE ALTERNATIVE AUX SYSTEMES A COMPRESSION, CLASSIQUEMENT UTILISES. UN OBJET DE CES TRAVAUX DE THESE EST DE CONCEVOIR, REALISER ET TESTER UNE MACHINE FRIGORIFIQUE A ADSORPTION SOLIDE FONCTIONNANT SELON UN PROCEDE A TEMPERATURE UNIFORME ET UTILISANT DEUX ADSORBEURS AVEC UNE RECUPERATION DE MASSE ET DE CHALEUR. LE COUPLE ADSORBANT-ADSORBAT UTILISE EST LE COUPLE ZEOLITHE NAX-EAU. L'UTILISATION D'UN NOUVEAU COMPOSITE ADSORBANT CONSOLIDE, A BASE DE GRAPHITE NATUREL EXPANSE ET DE ZEOLITHE NAX, PERMET D'AUGMENTER LE TRANSFERT DE CHALEUR DANS LE LIT D'ADSORBANT, ET D'AUGMENTER AINSI LA PUISSANCE EXTRAITE DE LA MACHINE. L'USAGE DE CE COMPOSITE ADSORBANT DANS L'INSTALLATION EXPERIMENTALE MISE AU POINT FAIT APPARAITRE UNE RESISTANCE AU TRANSFERT DE LA VAPEUR DANS LE LIT D'ADSORBANT. LES EFFETS DE CETTE RESISTANCE SONT LEVES, A HAUTE TEMPERATURE D'EVAPORATION (25 A 30C). C'EST POURQUOI L'ETUDE A EGALEMENT ETE MENEE POUR DES TEMPERATURES ELEVEES D'EVAPORATION. EN COMPARAISON AVEC DE PRECEDENTES EXPERIENCES, LA PUISSANCE DE FROID EXTRAITE PAR UNITE D'ADSORBANT A ETE MULTIPLIEE PAR UN FACTEUR 5, LA PUISSANCE DE FROID EXTRAITE PAR UNITE DE VOLUME DU REACTEUR A ETE MULTIPLIEE PAR UN FACTEUR 2.6. UN MODELE NUMERIQUE, QUI PREND EN COMPTE LES EFFETS DE TRANSFERT THERMIQUE ET DE TRANSFERT DE MASSE, A EGALEMENT ETE MIS AU POINT. IL REND TRES BIEN COMPTE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX OBSERVES ET S'AVERE ETRE UN OUTIL INDISPENSABLE A LA COMPREHENSION DU PHENOMENE. UNE ANALYSE THERMODYNAMIQUE QUI S'APPUIE SUR LES PREMIER ET DEUXIEME PRINCIPES DE LA THERMODYNAMIQUE A ETE DEVELOPPEE ; ELLE A ETE MENEE THEORIQUEMENT PUIS SUR LES RESULTATS EXPERIMENTAUX. ELLE PERMET DE DETERMINER LE SIEGE DES PRINCIPALES IRREVERSIBILITES QUI PENALISENT LES PERFORMANCES DU SYSTEME.
Author: Marwan Chamoun
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Book Description
Le contexte énergétique global impose, durablement aux industriels la poursuite des efforts en matière d'efficacité énergétique nécessitant le déploiement de nouveaux procédés innovants éco-efficaces. Une meilleure gestion de l'énergie permet l'amélioration de l'efficacité énergétique globale des procédés ainsi que la réduction des émissions de CO2. Dans ces conditions, la récupération et la valorisation de la chaleur perdue apparait comme un potentiel pour atteindre ces objectifs. L'intégration d'une pompe à chaleur à haute température permet une valorisation de pertes calorifiques en satisfaisant des besoins de chauffage à haute température (>130°C) qui apparaissent simultanément dans certains procédés (distillation, séchage...). Malheureusement, les pompes à chaleur répondant à ces besoins industriels sont indisponibles actuellement. C'est dans ce contexte que s'inscrit la présente étude qui a permis le développement et la mise en place d'une pompe à chaleur à haute température utilisant l'eau comme fluide frigorigène. Les verrous techniques et technologiques limitant la faisabilité d'une telle machine ont été levés en concevant une nouvelle architecture de PAC et en développant deux types de compresseur : un compresseur bi-vis adapté et un compresseur centrifuge bi-étagé à paliers magnétiques. La mise en place de cette PAC munie du compresseur bi-vis est présentée. Un modèle dynamique de cette pompe à chaleur est développé avec Modelica en tenant compte de la présence de gaz incondensables dans la machine. Des modèles détaillés des compresseurs sont développés en fonction de leurs caractéristiques géométriques. Une étude expérimentale de la phase de démarrage est présentée montrant le processus de purge des incondensables et l'évolution de certains paramètres de la pompe à chaleur. Ces résultats expérimentaux ont été confrontés à des simulations numériques. Plusieurs modes de fonctionnement de la machine de récupération des pertes calorifiques sont simulés numériquement et analysés énergétiquement ainsi qu'exergétiquement. Le modèle de pompe à chaleur a enfin été intégré à un modèle de colonne à distiller montrant les économies d'énergie globales et les avantages environnementaux obtenus.
