Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Eau – Réfrigération“

Le syndrome malin des neuroleptiques est un effet indésirable peu fréquent mais grave, lié à l’utilisation des neuroleptiques. Véritable urgence médicale engageant le pronostic vital, il faut savoir l’évoquer chez tout malade sous neuroleptiques présentant un coma fébrile (> 38 °C), hypertonique, sans pour autant négliger les étiologies différentielles. En situation d’urgence, le traitement est avant tout symptomatique associant réhydratation intraveineuse et réfrigération par des moyens physiques et antipyrétiques. En cas d’hyperthermie maligne (t > 40 °C), le Suxamethonium utilisé notamment pour l’Intubation à séquence rapide est contre-indiqué. Dans cet article, les auteurs rapportent un cas où le diagnostic de syndrome malin des neuroleptiques a été évoqué dès la phase pré-hospitalière de la prise en charge médicalisée.

Dans ce travail proposé, on s’intéresse à la conception, la modélisation dynamique et la simulation numérique du fonctionnement d’un système de réfrigération à adsorption par l’énergie solaire utilisant un couple le gel de silice et l’eau. Cette technique fonctionne avec l’énergie solaire et utilise des fluides frigorigènes naturels qui non aucun effet sur l’environnement. Le système est étudié numériquement et résolu en utilisant la méthode de volume finie. Nous avons étudié l’effet de grosseur de grain de gel de silice et la température de régénération sur la teneur en eau pendent la phase de désorption.

Les prorpietes thermodynamiques du systeme ternaire du titre, determinees experimentalement ont permis d'etudier theoriquement les criteres de performances relatives, aux cycles a absorption fonctionnant en pompe a chaleur ou en refrigeration. L'etude hydrodynamique de la pulverisation a permis de determiner la taille des gouttes, la repartition spatiale du debit et aussi de concevoir la structure de l'absorbeur. Une modelisation de l'absorbeur est realisee

Le sujet de cette thèse est d'étudier la récupération de chaleur à basse température (70 à 100 [degrés]C) avec une machine à absorption monoétagée utilisant le couple ammoniac/eau pour une nouvelle application, la réfrigération. Afin de mieux comprendre le fonctionnement des machines à absorption commerciale, et pour valider le modèle numérique, des tests en climatisation sont également présentés. Dans un premier temps, une revue de la littérature est effectuée afin d'identifier les différents cycles ainsi que les fluides utilisés dans le domaine des machines à absorption et des transformateurs thermiques. Une revue de la littérature sur les propriétés thermodynamiques et thermophysiques des mélanges ammoniac/eau est présentée. Une comparaison entre deux corrélations représentant les propriétés thermodynamiques des mélanges ammoniac/eau est effectuée dans le but de choisir celle utilisée dans les différents modèles numériques. La résolution des équations donnant les propriétés thermodynamiques des solutions d'ammoniac/eau est effectuée, et a mené à l'amélioration de la convergence par rapport au logiciel REFPROP (NIST (2007)). La modélisation d'une machine à absorption a été développée et validée avec les mesures effectuées sur un banc d'essai. Ce modèle numérique tient compte des spécificités du banc d'essai (désorbeur en thermosiphon, caractéristiques des échangeurs de chaleur, cycle thermodynamique).Le changement de phase d'une vapeur binaire d'ammoniac/eau dans le condenseur, le transfert massique et thermique dans l'absorbeur et l'évaporation d'un fluide binaire dans le désorbeur (thermosiphon) sont des éléments qui rendent ce modèle numérique complexe et innovateur. Une comparaison entre les résultats expérimentaux et théoriques, pour différentes conditions de fonctionnement, est présentée. Des oscillations de la puissance frigorifique et du COP liées à la régulation de la vanne de détente ont été mises en évidence. De plus, une mauvaise gestion du réfrigérant dans la bouteille accumulatrice lorsque la machine à absorption sort des plages de design est la cause d'une évaporation partielle dans l'évaporateur entraînant une diminution des performances de l'équipement. Une des limites à l'utilisation de ces équipements dans l'industrie serait donc les fluctuations de température de la source froide. L'influence de la température des rejets thermiques et de celle des besoins frigorifiques sur le COP est présentée. Les modélisations et les tests expérimentaux mettent en évidence qu'il est possible de récupérer des rejets thermiques de basse température pour des applications de réfrigération. Il faut noter que ce type d'application est intéressant du fait de la gratuité des rejets thermiques. Finalement, une optimisation en temps fini couplée à une analyse exergétique, faisant appel à un modèle simplifié d'une machine à absorption ainsi qu'aux deux premiers principes de la thermodynamique, est effectuée. Cette étude a permis d'obtenir trois optimums de fonctionnement, à savoir, la minimisation des surfaces d'échange, la maximisation du rendement exergétique et la minimisation du coefficient d'irréversibilité interne.

Nous abordons dans cette thèse l'étude des pompes à chaleur à absorption à eau-ammoniac, le but est d'identifier des cycles à structures étagées pouvant conduire à l'amélioration du coefficient de performance sous les conditions de températures rencontrées en climatisation. L'étude commence par un examen critique des différentes approches pouvant être adoptées pour l'analyse des irréversibilités d'un système donné. Cela concerne particulièrement l'analyse exergétique. Des diagrammes thermodynamiques originaux du mélange ammoniac-eau sont présentés. Étant donné que les pompes à chaleur à absorption sont une association d'un séparateur et d'un mélangeur, l'analyse des irréversibilités lors de ces deux opérations est traitée. La distillation dite diabatique est examinée. Les avantages liés au concept de température moyenne thermodynamique sont montrés à travers des exemples, son importance pour la détermination des coefficients de performance idéaux des cycles à absorption est mise en relief. Les cycles multi étages comportant une colonne à distiller font l'objet de simulation. Les structures dites en cascades matérielles, les plus intéressantes, sont étudiées en détail. La comparaison porte sur la norme optimale d'étages de la partie mélangeur. En fin, les résultats des mesures expérimentales réalisées sur un prototype de frigopompe à trois étages d'évaporation-absorption sont présentés et commentés.

Les applications de réfrigération sont aujourd’hui majoritairement réalisées par des machines à compression alimentées en électricité. Animées à partir d’une source chaude, l’utilisation de machines à absorption permet d’utiliser très peu d’électricité comparée à une machine à compression et d’utiliser des réfrigérants écologiques. Le faible coefficient de performance et le coût élevé de ces machines est compensé par l’utilisation de rejets thermiques industriels destinés à être rejeté dans l’environnement et donc considérés comme gratuits. Le but de cette étude est de modéliser une machine à absorption hybride, utilisant le couple de fluide eau et ammoniac, en y ajoutant un compresseur ou booster dans la zone haute pression du circuit et d’évaluer ses performances. Cette modification crée une pression intermédiaire au désorbeur permettant de diminuer la température des rejets thermiques exploitables. Une température de rejets réutilisable de 50°C, contre 80°C actuellement, ouvrirait alors la voie à de nouvelles sources communes d’énergie. Le logiciel ASPEN Plus de simulation des procédés a été choisi afin de modéliser en régime permanent le système. Le modèle est en partie validé par l’étude expérimentale d’une machine à absorption commerciale de 10kW pour des applications de climatisation. Cette machine est située au Laboratoire des Technologies de l’Énergie d’Hydro-Québec. Ensuite, une étude de design permet de montrer, à puissance de réfrigération constante, les impacts bénéfiques de la technologie hybride sur le rendement exergétique, mais également sur la taille globale des échangeurs nécessaires. La technologie hybride est alors analysée économiquement face à une machine à absorption chauffée au gaz pour montrer sa rentabilité.

Ce travail porte sur l’étude d’un procédé de purification de l’eau usée par congélation en couche sur paroi froide. Plusieurs études montrent que la croissance de la couche de glace dépend des caractéristiques de la phase liquide (concentration initiale en soluté, température du liquide, etc) et des paramètres opératoires (vitesse de refroidissement, ensemencement, sous-refroidissement et circulation de la phase liquide, etc). En revanche, la distribution du soluté dans la phase solide, un facteur crucial pour améliorer la performance du procédé, a été peu étudiée. Une conduite précise et rigoureuse du procédé est donc nécessaire pour obtenir une pureté de la glace bien maîtrisée. Pour atteindre cet objectif, cette thèse comporte une partie expérimentale et une partie de modélisation. Dans la partie expérimentale, le mélange H2O-NaCl a été choisi comme solution modèle. Un dispositif expérimental de cristallisation sur paroi froide a été spécifiquement conçu pour ce travail. Le montage est instrumenté avec des capteurs de température et de conductivité thermique, une caméra permet également de suivre in situ la croissance de la glace au cours des manipulations. Après une recherche bibliographique sur le principe de la cristallisation et la mise en œuvre du procédé, une série de manipulations pour une étude paramétrique a été réalisée. La croissance dendritique a été observée avec une vitesse de croissance élevée. Ce phénomène est dépendant de l’effet de convection, du sous-refroidissement, du gradient de température dans la phase liquide ainsi que de la concentration initiale de la solution à purifier. Pour la partie modélisation, la méthode du champ de phase a été choisie. Elle permet de simuler la morphologie et la cinétique de croissance du solide, l’inclusion de liquide (poches et interstices) dans le solide, ainsi que la phase liquide. Les simulations permettent de mieux comprendre les phénomènes intervenant lors de la cristallisation, tels que l’incorporation d’impuretés dans la glace. Cette méthode, peu utilisée dans le domaine du génie des procédés, a été d'abord appliquée à la congélation d’un corps pur (eau/glace) pour comprendre les équations et étudier les paramètres du modèle. Ce modèle a ensuite été élargi à la congélation d’un mélange binaire (H2O-NaCl), correspondant au produit choisi pour l’expérimentation. Afin de respecter la cohérence thermodynamique de cette méthode, le modèle de Pitzer a été choisi pour prédire l’équilibre et les propriétés thermodynamiques. A partir de ces bases de données thermodynamiques, les équations de bilan de matière, de bilan thermique et de champ de phases sont résolues. Les effets du sous-refroidissement, de la concentration et de l’anisotropie sur la croissance dendritique des cristaux sont comparés et discutés. Ce travail innovant a démontré la pertinence de la méthode des champs de phase, jusqu’alors peu développée en génie des procédés. Cette méthode permet de décrire les phénomènes développés à l’interface liquide/solide, de prédire le comportement de la phase solide pour limiter les phénomènes d’incorporation de soluté dans la glace et plus généralement de comprendre les phénomènes mis en jeu lors de l’étape de cristallisation
This work focuses on studying a wastewater purification process by freezing on a cold wall. Several studies show that the growth of the ice layer depends on the characteristics of the liquid phase (solute concentration, liquid temperature, etc.) and the experimental conditions (cooling rate, seeding, supercooling, and liquid phase circulation, etc.). However, the solute distribution in the solid phase, a crucial factor for improving the process performance, has been the focus of few studies. Therefore, precise and rigorous control of the process is necessary to achieve well-controlled ice purity. To achieve this goal, this thesis includes an experimental part and a modeling part. In the experimental part, the H2O-NaCl mixture was chosen as the model solution. An experimental setup for crystallization on a cold wall was specifically designed for this work. The setup is equipped with temperature and thermal conductivity sensors, and a camera is used to monitor the in-situ growth of ice during the manipulations. After a bibliographical study on the principle of crystallization and the implementation of the process, a series of manipulations for a parametric study was carried out. Dendritic growth was observed with a high growth rate. This phenomenon depends on the effect of convection, supercooling, the temperature gradient in the liquid phase, and the initial concentration of the solution to be purified. For the modeling part, the phase-field method was chosen. This method allows simulating the morphology and growth kinetics of the solid, the inclusion of liquid (pockets and interstices) in the solid, as well as the liquid phase. The simulations help better understand the phenomena occurring during crystallization, such as the incorporation of impurities into the ice. This method, rarely used in chemical engineering, was first applied to the freezing of a pure substance (water/ice) to understand the equations and study the model's parameters. This model was then extended to the freezing of a binary mixture (H2O-NaCl), corresponding to the product chosen for the experiment. To asses the thermodynamic consistency of this method, the Pitzer model was chosen to predict equilibrium and thermodynamic properties. Based on this thermodynamic data, the mass balance, thermal balance, and phase-field equations are solved. The effects of supercooling, concentration, and anisotropy on the dendritic growth of crystals are compared and discussed. This innovative work has demonstrated the relevance of the phase-field method, which has been little developed in chemical engineering until now. This method allows describing the phenomena occurring at the liquid/solid interface, predicting the behavior of the solid phase to limit the incorporation of solute into the ice, and more generally, understanding the phenomena involved during the crystallization step

Etude théorique de l'évolution morphologique du gel de silice (Rhône-Poulenc, Prolabo) sous l'action combinée de la température et de la vapeur d'adsorbat (eau, méthanol). Application à la réfrigération. Le système gel de silice-adsorbat (eau, méthanol) est très efficace dans le cas des faibles différences de température entre la source froide et la source chaude, et la source froide et la température de l'évaporateur; mais il est très sensible aux écarts de température au niveau de l'adsorbeur. La faible vitesse d'adsorption entraine quelques difficultés à utiliser ce système pour la mise en froid d'une charge. Par contre, il sera facilement utilisable pour la compensation des pertes thermiques.

Les nouveaux bâtiments sont sujets à un renforcement de l'isolation thermique, à une augmentation des surfaces vitrées et à un accroissement des apports internes dus à des appareils électriques de plus en plus nombreux (ordinateurs, électroménager...). Cette tendance conduit à une diminution des demandes de chauffage mais peut engendrer des demandes de rafraîchissement en mi-saison et en période estivale. Les besoins en chauffage et en rafraîchissement deviennent plus équilibrés sur une journée et sur l'année en général. De plus, l'eau chaude sanitaire (ECS) occupe une place de moins en moins négligeable dans les besoins énergétiques totaux, ce qui provoque une simultanéité partielle des besoins en chaud et en froid dès que des demandes de rafraîchissement apparaissent. Une thermofrigopompe (TFP), machine frigorifique produisant de l'énergie calorifique et frigorifique de manière simultanée, associée à un stockage tampon d'énergie devient alors une solution intéressante. La TFP de petite à moyenne puissance est un système de production d'eau chaude et d'eau froide utilisant l'air comme source gratuite, destiné au chauffage, au rafraîchissement et à la production d'ECS pour des bâtiments du secteur résidentiel et du petit tertiaire. Elle présente plusieurs spécificités techniques dans la conception du circuit frigorifique, dans la gestion des modes de fonctionnement et des séquences de dégivrage. L'ajustement des productions de chaud et de froid aux charges du bâtiment s'effectue grâce à l'utilisation d'un échangeur d'équilibrage sur air extérieur fonctionnant soit en condenseur, soit en évaporateur. En période de chauffage, cette TFP offre également la possibilité de stocker une certaine quantité d'énergie sur la boucle d'eau froide à l'aide d'un sousrefroidisseur. Cette énergie stockée est utilisée en temps différé à l'évaporateur à eau afin d'améliorer les performances par un relèvement de la température d'évaporation et éventuellement de dégivrer l'évaporateur à air sans arrêter la production de chaleur. L'énergie de dégivrage est apportée par un thermosiphon diphasique formé entre les deux évaporateurs à des températures différentes. La présence d'un sous-refroidisseur impose le contrôle de la haute pression pour assurer une condensation totale du réfrigérant dans le condenseur utile. Le système de contrôle de pression est constitué d'une bouteille contenant du réfrigérant à l'équilibre liquide / vapeur connectée en partie basse à la ligne liquide et en partie haute au refoulement du compresseur et à un point en basse pression du circuit. Une injection de gaz provenant du refoulement du compresseur entraîne une augmentation de la haute pression. Une chasse vers la basse pression provoque une diminution de la haute pression du système. Une étude expérimentale a été menée sur une machine prototype de TFP au R407C pour des conditions variables de fonctionnement en températures d'air et d'eau et pour les différents modes possibles (chauffage, rafraîchissement et production simultanée). Les performances obtenues expérimentalement sont en accord avec celles annoncées par le logiciel de sélection développé par le constructeur du compresseur. L'étude expérimentale a également permis d'observer le dégivrage par thermosiphon, de vérifier le bon fonctionnement du système de gestion de la pression de condensation et des séquences alternées en période hivernale (1 : mode chauffage avec stockage de chaleur sur la boucle d'eau froide par sous-refroidissement. 2 : mode équilibré utilisant une évaporation par l'énergie stockée sur la boucle d'eau froide, plus performant, avec dégivrage éventuel). Le fonctionnement de la TFP a été modélisé avec deux réfrigérants : le HFC R407C et le CO2. Dans le contexte actuel animé par d'éventuelles décisions politiques concernant l'impact des gaz à effet de serre sur le réchauffement climatique, le dioxyde de carbone est un fluide intéressant d'abord pour son faible impact environnemental (ODP nul et GWP100ans = 1) et pour les caractéristiques particulières du cycle thermodynamique utilisé (cycle transcritique). En effet, une grande quantité d'énergie est récupérable par sous-refroidissement du fluide frigorigène et de l'ECS à haute température peut être produite de manière performante. Dans des simulations annuelles, les TFP au R407C et au CO2 sont comparées à des pompes à chaleur réversibles sur les critères de performance, d'économie d'énergie et d'impact environnemental. Le concept de cette TFP offre clairement une amélioration des performances par rapport à une pompe à chaleur réversible classique et l'utilisation du dioxyde de carbone présente de bonnes perspectives de développement.

Une thermofrigopompe (TFP) est une machine frigorifique qui produit du froid et de la chaleur utiles. L’objectif de ces travaux est de développer le concept de thermofrigopompe pour la production de froid et le dessalement. Le dessalement est réalisé en utilisant la chaleur rejetée au condenseur de la TFP. La technique de dessalement retenue après étude bibliographique est l’AGMD (air gap membrane distillation) pour ses températures de fonctionnement compatibles avec la température de condensation des machines frigorifiques classiques. Ce procédé de distillation a été caractérisé grâce à une installation pilote pour diverses conditions de températures, de débits, d’épaisseurs d’air gap et de compositions de solutions. Une étude de longue durée associée à une observation au MEB a permis évaluer le niveau colmatage des membranes. Un modèle numérique a ensuite été développé à partir des premiers résultats expérimentaux. Des simulations ont permis de dégager des tendances de comportement d’une machine couplée TFPMD. Enfin, un prototype a été construit à partir d’un petit réfrigérateur et d’une cellule d’AGMD fabriquée par impression 3D. Les mesures expérimentales ont permis de valider le concept de TFPMD et d’obtenir de premiers résultats de performance prometteurs. La valorisation de l’énergie thermique perdue par les équipements frigorifiques pour effectuer du dessalement semble donc une solution intéressante au manque d'eau douce qui peut survenir dans de nombreuses régions de la planète
A heat pump or a refrigerating device produces simultaneously cooling and heating energies. The objective of this research is to develop the concept of heat pump for simultaneous cooling and desalination. Desalination is carried out by recovering the heat rejected by the condenser of the machine. The desalination technique, chosen thanks to the literature review, is AGMD (air gap membrane distillation) because of the compatibility of operating temperatures with the condensing temperature of standard heat pumps. AGMD was characterized using a pilot for different conditions of temperature, flow rate, air gap thickness and solution compositions. A long term study associated to scanning electron microscope images enabled to evaluate the fouling level of the membrane. A numerical model was then developed using the first experimental results. Simulations have revealed patterns of behaviour for a coupled heat pump and AGMD machine. Finally, a prototype was built with a small refrigerator and an AGMD cell manufactured by 3D printing. Experimental measurements were used to validate the concept of heat pump for simultaneous cooling and desalination and to obtain promising performance results. The valorization of the heat lost by refrigeration equipment for desalination seems therefore an interesting solution to overcome the lack of fresh water that can occur in many regions of the planet