Letteratura scientifica selezionata sul tema "Thermotransformateur à absorption"

Ce travail porte sur l'étude d’un nouveau type de thermotransformateur à absorption utilisant un mélange présentant une lacune de miscibilité à basse température. Cette machine est appelée thermotransformateur à absorption-démixtion. La séparation habituellement réalisée par rectification et dégradant beaucoup d'énergie est alors remplacée par une décantation gravitaire, énergétiquement gratuite, obtenue après le refroidissement du mélange. L'absorption est effectuée par rectification inverse. Ce cycle permet conjointement de diminuer les coûts d'investissement et d’augmenter le rendement thermique de l'opération. Les critères de choix des mélanges ont été définis et une liste de 37 couples de travail potentiellement utilisables a été établie. Une modélisation et une simulation numérique des différents éléments du cycle ont été développés, permettant d'étudier 12 mélanges et, deux structures de machines. Les performances maximales ont pu être déterminées ainsi que l’influence des paramètres opératoires. Le rendement thermique de ce cycle est très élevé, mais très peu de mélanges conduisent à des sauts thermiques élevés. Une installation pilote d'une puissance de 3 kW, fonctionnant avec le mélange n-heptane/DMF a été construite prouvant la faisabilité technique ce cycle. Les sauts thermiques observés sont toutefois faibles (‹10 °C), mais le rendement est comparable à celui de machines existantes. Les expériences ont permis de valider la simulation numérique du cycle. Enfin, l’application de ce cycle pour assister thermiquement une colonne de distillation a été proposée. Les coûts opératoires sont alors réduits et équivalents à ceux permis par la RMV.

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 présentons dans cette thèse les principes et les performances des systèmes de pompes à chaleur à absorption en structures multi-étagées pour la production du chaud et du froid. Dans le premier chapitre nous faisons un inventaire des différents types de pompes à chaleur à absorption et nous décrivons leurs principaux critères de performance en fonction des barèmes de valeur choisis. Nous identifions les différentes structures multi-étagées possibles et montrons l'intérêt particulier de chacune. Dans le deuxième chapitre nous développons un système de frigo-pompe multi-étagée de haute performance pour la climatisation de bâtiments. Nous analysons les caractéristiques nécessaires du couple de travail et nous proposons des systèmes utilisant les couples ammoniac-thiocyanate de sodium et ammoniac-nitrate de lithium. Dans le troisième chapitre nous résumons les principales études qui étaient faites sur les transferts dans les films ruisselants. Nous analysons les principaux modèles existants pour décrire le transfert de chaleur et de matière dans les films ruisselants ainsi que les techniques d'augmentation de transfert de chaleur et de matière. Dans le quatrième chapitre nous présentons une nouvelle structure d'une cellule de vaporisation-condensation à film ruisselant compacte composée de deux tubes verticaux superposés. Nous faisons l'étude expérimentale du comportement hydrodynamique et du transfert de chaleur et de matière des films ruisselants sur différents types de surfaces et de structures de paroi. Nous présentons notamment un tube à géométrie modifiée où le film ruisselle sur une ailette spiralée formée à l'intérieur du tube cylindrique de base. Dans le cinquième chapitre, nous proposons un système de thermotransformateur à structure multi-étagée pour la production d'une chaleur utile à partir d'une source de chaleur à 5c et un puits de chaleur à -15c. La séparation se fait dans une colonne de distillation quasi-isotherme et non-isobare formée d'une cascade de cellule de vaporisation-condensation à film ruisselant

Le secteur industriel produit une quantité importante de chaleur fatale généralement rejetée dans l'atmosphère. Aujourd'hui, il existe différentes technologies pour revaloriser cette énergie perdue. Il est notamment possible de produire de la chaleur à haute température (120 - 150 °C) à partir d'une source de chaleur à température moyenne (typiquement 60 - 80 °C) en utilisant un type particulier de pompe à chaleur à absorption (PACA) : le thermotransformateur de chaleur à absorption. Malheureusement, les mélanges de travail actuellement utilisés (eau/bromure de lithium ou ammoniac/eau) présentent de nombreux inconvénients (corrosion, toxicité, risque de cristallisation…) qui empêchent le développement de ces technologies. Ce travail porte sur l'étude de couples de travail eau/solvant eutectique profond (SEP) en tant que solution alternative verte et bon marché. Une méthodologie originale basée sur une approche multi-échelle est proposée afin de modéliser les propriétés de nombreux SEP sans avoir besoin de recourir à une étude expérimentale coûteuse. Dans un premier temps, des calculs de chimie quantique ont été réalisés afin de mieux comprendre la structure moléculaire des différents constituants des mélanges de travail et les interactions mises en jeu. L'importance de la liaison hydrogène entre l'ion chlorure et les groupes hydroxyles a ainsi été mise en avant dans les configurations moléculaires les plus stables des SEP {chlorure de choline : phénol} et {chlorure de choline : acide glycolique}. Suite à ces observations, une version modifiée du modèle COSMO-SAC (COnductor-like Screening MOdel segment activity coefficient) prenant en compte les possibles liaisons hydrogène entre les atomes de chlore ou de brome et les groupes hydroxyles a été développée. La prédiction des équilibres liquide-vapeur de mélanges contenant des atomes de chlore ou de brome a ainsi pu être améliorée. Des modèles de contributions de groupes ont également été développés pour prédire trois propriétés clef des SEPs : la densité, la viscosité et la capacité thermique. Ces modèles ont ensuite été intégrés à un outil de simulation de procédés et ont permis d'évaluer les performances de 32 fluides de travail eau/SEP dans des thermotransformateurs à absorption. Les résultats obtenus sont proches de ceux des mélanges traditionnels
Industries produce a significant amount of waste heat usually rejected in the atmosphere. As of today, it is possible to produce high temperature heat (120-150°C) from medium temperature heat (60-80°C) by using a particular kind of absorption heat pumps: the absorption heat transformers (PACA type II or AHT). Unfortunately, traditional working fluids (water/lithium bromide or ammonia/water) display numerous drawbacks (corrosion, toxicity, risk of crystallization…) which hinder the development of these technologies.This study focuses on the working fluids water/deep eutectic solvents (DESs) as a green and cheap solution of replacement. Using an innovative method based on a multiscale approach, this work aims at modelling the properties of many DESs without the need of a comprehensive and costly experimental investigation. At first, quantum chemical calculations were performed in order to get a better understanding of the molecular structure of different components of working fluids and the interactions between them. The importance of the hydrogen bond between the chloride ion and the hydroxyl groups has been highlighted in the most stable conformations of the DESs {choline chloride : phenol} and {choline chloride : glycolic acid}. From these observations, a modified version of the COSMO-SAC (COnductor-like Screening MOdel segment activity coefficient) model taking into account the possible hydrogen bonds between atoms of chlorine or bromine and hydroxyl groups was developed. This model improves the prediction of the vapour-liquid equilibria of mixtures with chlorine and bromine atoms, including DESs. Group contribution models have also been developed to predict three key properties of DESs: the density, the viscosity and the heat capacity.These models have been implemented in a simulation tool to evaluate the performances of 32 water/DES working fluids in AHT. Their performances are close to those of the traditional working fluids