Дисертації з теми "Récupération de la chaleur perdue"
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El, Habchi Abdellilah. "Récupération d'énergies thermiques perdues sur moteur automobiles : mise en jeu d'une approche exergétique." Ecole centrale de Nantes, 2011. http://www.theses.fr/2011ECDN0053.
Анотація:
Aujourd'hui, une constante augmentation du prix du pétrole additionnée à des législations de plus en plus contraignantes en matière d'émissions de gaz à effet de serre poussent les acteurs du marché des transports automobiles à augmenter le rendement des véhicules, rendements qui atteignent au maximum péniblement les 40% à l'heure actuelle. Les efforts de recherche menés depuis de nombreuses années ont montré qu'il est possible d'augmenter encore le rendement des véhicules. L'une des méthodes, en pleine émergence, est de récupérer l'énergie mécanique et/ou électrique permettra de lancer sur le marché une deuxième génération de véhicules hybrides. Cependant, la difficulté majeur provient du fait que l'énergie thermique n'est pas une énergie dite "noble". En effet, seule une fraction de cette énergie peut être transformée en énergie utile (énergie mécanique et/ou électrique), cette fraction est appelée exergie. L'analyse exergétique a pour objectif de développer une méthode qui englobe les deux premiers principes de la thermodynamique. Cette méthode permet ainsi de tenir compte à la fois de la quantité et de la qualité de l'énergie mise en jeu. De plus, l'utilisation de l'approche énergétique offre également le possibilité d'étudier les irréversibilités d'un systèmes énergétique. L'objectif de la thèse est de réaliser des bilans énergétiques pour un véhicule fonctionnant en régime instationnaire sur des cycles réels de conduite, à l'aide du logiciel de simulation système Imagine. LAb AMESim. Dans une première phase, des bilans énergétiques ont été réalisés pour un moteur monocylindre. Ces bilans ont été effectués en régime instationnaire ppour un point de fonctionnement donné. L'utilisation d'un système simplifié a permis de lever de nombreuses interrogations autour de l'approche exergétique. Par la suite, la démarche utilisée pour le moncylindre a été étendue à un moteur multicylindre complet fonctionnant en mode stabilisé. Enfin à travers la dernière étape, des bilans exergétiques ont été réalisés pour un véhicule fonctionnant sur plusieurs cycles de conduitesNowadays,, because of oil price and the global warming issues, many researchers try to answer to CO2 emission regumations by improving Internal Combustion (IC) engine efficiency, today limited at best around 40%. It is commonly admitted that a large part of the energy losses in IC engine is due to heat transfert: heating coolant, oil, exhaust gases and air around the engine (under the hood). In order to improve engine efficiency, it is interesting to recover a part of the thermal energy available in exhaust gases or coolant, to produce additional work. When heat recovery is considered, a conversion of the recovered (thermal) energy into useful work, has to be done. However, only a part of therma energy is avaible to produce work, that it is the concept of energy (or available energy or availability) was introduce as a supplement to the traditional energy balance. By using the two first laws of thermodynamics, the energy balance finally allows to evaluate the maximum useful work that can be exctracted from the chemical energy content of the fuel. This Ph. D presents exergy balances for Spark-Ignition engine operating under steadystate and transient conditions. To achieve this goal several numerical models have been developed based on the simulation software LMS Imagine. Lab AMESim. First, exergy balances have been realized for a single cylinder engine. These balances have been done in unsteady-state conditions on a given operating point. The use of a simplified system has removed several questions about energy. Secondly, the approach used for the single cylinder engine has been exte"nded to a complete four-cylinder engine working in steady-state conditions. Finally, energy balances have been computed for a vehicle operating user transient conditions
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Fofana, Siaka. "Contribution à la conception d'un système informatique d'aide à la valorisation des rejets thermiques des procédés discontinus : application à l'ennoblissement textile." Mulhouse, 1989. http://www.theses.fr/1989MULH0123.
Анотація:
Les rejets thermiques des procédés d'ennoblissement constituent un énorme gisement d'énergie. Pour les procédés discontinus les déphasages existant entre cette forme d'énergie et son utilisation potentielle imposent une gestion des stocks de chaleur. Le concept exergie permet la mise en évidence du potentiel d'énergie contenu dans les rejets et une intégration optimale des dispositifs de récupération permettant leur valorisation. Après avoir défini un modèle de fonctionnement énergétique des procédés, la réalisation d'un logiciel de simulation permet, à partir des choix d'un certain nombre de paramètres dits points de fonctionnement, d'optimiser la consommation énergétique. Dans le cas de l'ennoblissement un fonctionnement optimisé à partir du logiciel permet de réaliser un gain de plus de 20% par rapport aux réglages courants
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Huang, Feng. "Contribution à l'évaluation et à la configuration optimale des systèmes à énergie distribuée basés sur la récupération de rejets de chaleur industrielle." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30297/document.
Анотація:
A l'heure actuelle, l'industrie représente environ le tiers de la consommation énergétique et des émissions de CO2. Des opportunités substantielles existent pour faire face aux enjeux environnementaux et économiques, passant par l'efficacité énergétique en général et l'utilisation de l'énergie, en particulier dans les parcs industriels. Les Systèmes à Energie Distribuée (SED) correspondent en ce sens à une solution courante et prometteuse. Nous avons donc entrepris une démarche d'approche globale de site, incluant l'agrégation de l'ensemble des variables énergétiques, économiques, environnementales et managériales influentes dans une installation de ce type. Une mise en application sur une installation pilote et sa validation ont permis d'identifier les verrous scientifiques et techniques et de mesurer pertinence et efficacité des éléments et modes opératoires des systèmes en mode stationnaire. Cette étude offre une méthode d'utilisation coopérative des indicateurs des domaines impactés et ouvre également des perspectives sur des développements en mode dynamique à des fins d'aide à la conduite optimaleNowadays, industry accounts for about one third of energy consumption and CO2 emissions. Substantial opportunities exist to address environmental and economic challenges, including energy efficiency in general and the use of energy, especially in industrial parks. Distributed Energy Systems (DES) correspond in this sense to a common and promising solution. We have therefore undertaken a global site approach, including the aggregation of all influential energy, economic, environmental and managerial variables in an installation of this type. Implementation on a pilot plant and its validation have made it possible to identify the scientific and technical locks and to measure the relevance and efficiency of the elements and stationary operating modes of the systems. This study offers a method of cooperative use of the indicators of impacted domains and also opens perspectives on developments in dynamic mode for the purposes of optimum driving assistance
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Konduru, Raj Narayan. "Coupled Conduction-Convection-Radiation heat transfer using Mesh-less methods : Application to porous heat exchanger." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0190.
Анотація:
Cette recherche se concentre sur la récupération de chaleur dans les industries fonctionnant à haute température, telles que la métallurgie, la sidérurgie, le ciment et la production de verre, dans le dessein de diminuer les rejets de gaz à effet de serre. Une approche efficace consiste à incorporer une structure poreuse dans l'échangeur de chaleur afin d'améliorer les taux de transfert de chaleur tout en minimisant les pertes de charge. Dans un premier temps, des expériences ont été menées avec des échangeurs de chaleur poreux dotés de structures ressemblant à de la mousse à cellules de Kelvin. Le dispositif expérimental consistait à placer la mousse à l'intérieur d'un tube et à la soumettre à des températures élevées allant jusqu'à 800°C dans le sens radial, tandis que de l'air circulait dans le sens axial. Ce dispositif englobait les phénomènes physiques de conduction, de convection et de rayonnement couplés. Les résultats de ces expériences ont ensuite été utilisés pour valider un modèle numérique utilisant une approche déterministe, constituant ainsi l'étape fondamentale du projet. Toutefois, ces méthodes se sont heurtées à des difficultés dans la conduite d'analyses complètes, compte tenu des différents types de mousse, des propriétés géométriques distinctes et des attributs thermophysiques des matériaux qui influencent les performances de l'échangeur de chaleur en raison de la complexité de sa structure. En outre, l'interaction de la conduction, de la convection et du rayonnement avec les structures complexes de la mousse a exigé des ressources de calcul considérables. Par conséquent, une alternative à la méthode déterministe (DM) a été recherchée, ce qui a conduit à l'exploration de méthodes sans maillage. Le modèle numérique DM validé sert de référence pour les modèles alternatifs, deux modèles ayant été adoptés/développés. Le premier modèle, connu sous le nom de méthode Semi Meshless (SMM) ou DM-MCM, fusionne l'approche déterministe avec la méthode statistique de Monte Carlo. Dans ce modèle, l'approche déterministe calcule efficacement les champs de vitesse, tandis que la méthode de Monte Carlo détermine les distributions locales de température. Cette combinaison s'avère efficace et robuste pour les géométries complexes. Néanmoins, le premier modèle conserve une limitation dans le calcul des champs d'écoulement en utilisant l'approche déterministe, ce qui a conduit à la conception d'un second modèle innovant. Le second modèle, appelé SPH-MCM, utilise smoothed particle hydrodynamics (SPH) pour surmonter les limites des approximations basées sur un maillage lors du calcul des champs d'écoulement. L'approche SPH élimine le besoin d'un maillage encombrant, ce qui permet de calculer plus efficacement les champs de vitesse. Ces champs sont ensuite utilisés pour calculer les distributions de température à l'aide de la méthode de Monte Carlo. Le principal avantage de ce modèle réside dans le fait qu'il repose sur un maillage de surface et des points, au lieu de géométries solides et d'un maillage de volume. Cependant, la méthode SPH nécessite un temps de calcul plus long que l'approche déterministe. Les deux modèles alternatifs présentent un niveau élevé de concordance avec le modèle déterministe, ce qui souligne leur potentiel pour faire progresser la conception des échangeurs de chaleur. Le premier modèle est utilisé pour une analyse paramétrique complète visant à étudier la puissance extraite et la chute de pression pour différentes structures poreuses dans la configuration de l'échangeur de chaleurThis research concentrates on heat recovery in industries operating at high temperatures, such as metallurgy, iron and steel, cement, and glass production, with the goal of mitigating greenhouse gas emissions. An effective approach involves incorporating a porous structure within the heat exchanger to enhance heat transfer rates while minimizing pressure drops. Initially, experiments were conducted using porous heat exchangers with Kelvin cell foam structures. The experimental setup involved placing the foam inside a tube and subjecting it to high temperatures of up to SI{800}{degreeCelsius} radially, while air was flown axially. This arrangement encompassed the physical phenomena of coupled conduction, convection, and radiation. The results of these experiments were subsequently employed to validate a numerical model utilizing a deterministic approach, forming the foundational step of the project. However, these methods encountered challenges in conducting comprehensive analyses, considering various foam types, distinct geometric properties, and thermophysical material attributes that influence heat exchanger performance due to the intricate structure. Moreover, the interplay of conduction, convection, and radiation along with complex foam structures demanded substantial computational resources. Consequently, an alternative to the deterministic method (DM) was sought, leading to the exploration of mesh-free methods. The validated DM numerical model serves as a reference for the alternative models, with two models being adopted/developed. The first model, known as Semi Meshless Method (SMM) or DM-MCM, merges the deterministic approach with the statistical Monte Carlo Method. In this model, the deterministic approach efficiently calculates velocity fields, while the Monte Carlo method determines local temperature distributions. This combination proves effective and robust for complex geometries. Nevertheless, the first model retains a limitation in calculating flow fields using the deterministic approach, prompting the design of a second innovative model. The second model, referred to as SPH-MCM, utilizes smoothed particle hydrodynamics (SPH) to overcome the limitations of grid-based approximations when computing flow fields. SPH eliminates the need for a complicated mesh, facilitating more efficient velocity field calculations. These fields are then employed to compute temperature distributions using the Monte Carlo method. The primary advantage of this model lies in its reliance on a surface mesh and points, instead of solid geometries and a volume mesh. However, the SPH method requires a longer computation time compared to the deterministic approach. Both alternative models exhibit a high level of agreement with the deterministic model, highlighting their potential to advance heat exchanger design. The first model is employed for a comprehensive parametric analysis aimed at studying the power extracted and pressure drop for different porous structure's in the heat exchanger configuration
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Bert, Juliette. "Contribution à l'étude de la valorisation des rejets thermiques : étude et optimisation de moteurs Stirling." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00862454.
Анотація:
Plusieurs machines actuellement utilisées, moteurs à combustion interne en automobile ou centrales thermiques dans l'énergie, rejettent de grandes quantités de chaleur. Généralement cette chaleur est dissipée dans l'atmosphère et son énergie perdue. Nous nous sommes donc intéressés aux moteurs à apport de chaleur externe dont l'énergie primaire est de l'énergie thermique, et plus particulièrement aux moteurs Stirling. L'une de ses principales caractéristiques est d'utiliser de la chaleur produite extérieurement comme source d'énergie. Ceci lui permet d'être multi-carburant et même d'utiliser de l'énergie thermique naturelle.L'étude menée comporte deux parties. Tout d'abord un modèle numérique zéro dimension, trois zones en temps fini a été développé. Il prend en compte les échanges thermiques aux parois et les pertes de charge, mais ne préjuge ni des dimensions moteur, ni des conditions de fonctionnement. Ceci lui permet de rester flexible pour s'adapter à l'architecture spécifique du moteur à simuler. Ensuite nous avons réalisé des mesures expérimentales sur deux moteurs de taille et puissance différentes (quelques watts et 1 kW). Ces résultats ont permis de valider le modèle. Au final nous avons obtenu un modèle numérique traduisant l'influence de paramètres dimensionnels et fonctionnels sur la puissance du moteur Stirling.Un outil d'aide à la conception de moteur Stirling a été développé en ajoutant au modèle un algorithme d'optimisation. Il permet une ébauche des caractéristiques d'un moteur Stirling. En fonction de l'application souhaitée et des contraintes s'y appliquant, il agit sur les caractéristiques choisies par l'utilisateur pour maximiser les performances.
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Piton, Maxime. "Récupération de la chaleur fatale : application aux fours rotatifs." Thesis, Nantes, Ecole des Mines, 2015. http://www.theses.fr/2015EMNA0235/document.
Анотація:
Ce travail de thèse part d’un constat : d’importantes pertes thermiques sont observées lors de l’élaboration des matériaux du génie civil. Motivés par l’ajout d’une double enveloppe, les travaux contenus dans ce manuscrit visent à caractériser un échangeur de chaleur appliqué en paroi des fours rotatifs. Tout d’abord, un modèle intégré est développé, puis validé sur une centrale d’enrobage dont la paroi intérieure du four est munie de releveurs nécessaires au mélange des matériaux. Leur distribution dans la section transversale est estimée à partir d’une loi de déchargement granulaire. Les expérimentations numériques montrent que les transferts Gaz / Solide et Solide / Paroi dominent, ce dernier phénomène limitant les performances globales du procédé. L’ajout de l’échangeur sur paroi mobile est quant à lui exploré sur un banc d’essai instrumenté de type rotor-stator, avec entrée tangentielle. Développant un écoulement de type Taylor-Couette-Poiseuille, les transferts thermiques pariétaux sont caractérisés expérimentalement. Les résultats sont sans équivoque dans la gamme de nombres de Reynolds imposés : la contribution du mouvement axial surpasse le mouvement rotationnel turbulent. Une corrélation adimensionnelle basée sur le nombre de Nusselt est proposée afin d’estimer numériquement l’effet de l’échangeur sur les profils de température internes dans le four. Enfin, les structures tourbillonnaires de l’écoulement dans l’espace annulaire sont étudiées à partir d’un code de mécanique des fluides numériques utilisant la Simulation aux Grandes Echelles. Les simulations permettent de décrire les cellules contrarotatives au sein de la couche limite turbulente dont l’amplitude et la fréquence de passages sont reliées aux paramètres de fonctionnement de l’échangeur (débit axial et vitesse de rotation du four)This work results on a finding: the heat loss from rotary kiln represents a significant energy amount during materials processing in civil engineering domain. Motivated by traditional energy recovery methods from heat exchanger, this thesis is aimed at providing their rigorous thermodynamic diagnostics. Firstly, a thermal-granular model is developed, and then validated in asphalt plant whose the rotary kiln is composed of flights to ensure the materials mixing. Their cross-section distribution is calculated from a granular discharge law. The numerical experiments showed an increase of heat transfer phenomena between gases and solids, and those between the solids and the wall, this latter phenomenon limiting the process performances. Heat recovery exchanger applied to the rotary kiln is studied from a semi-industrial pilot based on a rotor stator configuration including a tangential inlet. Developing a Taylor-Couette-Poiseuille flow, the heat transfer results are undoubted in the range of the studied Reynolds numbers: the axial motion contribution is larger than the rotational turbulent motion. A dimension less criterion is proposed in order to be applied to the aforementioned integrated model including the heat exchanger applied to the rotary kiln, its effect being assessed upon the internal thermalprofiles. Finally, the vortices flow structure within the annular gap exchanger is studied from Large Eddy simulation. The amplitude and frequency passage of the contrarotatives cells located in the turbulent boundary layer are connected to the process parameters (the axial flowrate and the kiln shell rotation)
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Chiche, Samuel. "Intégration de sources urbaines de chaleur fatale au sein d'un réseau de chaleur." Thesis, Paris Est, 2020. http://www.theses.fr/2020PESC2007.
Анотація:
Les réseaux de chaleur sont considérés aujourd’hui comme des systèmes clés pour accompagner la transition énergétique des milieux urbains. Leur principal atout est de pouvoir valoriser des sources locales d’énergie renouvelable et de récupération. Les sources de chaleur fatale (ou de récupération) sont encore peu exploitées dans ces réseaux alors qu’il existe un gisement important, notamment en milieu urbain, soit très proche des bâtiments consommateurs. Ces sources urbaines de chaleur fatale (eaux usées, datacenter, blanchisseries, entrepôts frigorifiques) sont les objets de recherche de cette thèse. Des méthodes ont été développées pour évaluer finement leur potentiel énergétique, sachant que toutes ces sources présentent des caractéristiques techniques différentes (température et variabilité notamment). Ces méthodes ont été intégrées à un outil de simulation, appelé Recov’Heat, qui calcule des indicateurs techniques, économiques et environnementaux permettant de juger la pertinence quant à la valorisation d’une source urbaine de chaleur fatale. Le modèle Recov’Heat a été testé sur divers études de cas et obtient des résultats proches de la réalité malgré une tendance à surestimer l’énergie réellement récupérée. Des simplifications techniques dans le modèle et le calcul du potentiel énergétique maximal justifient ces écarts. La valorisation d’une source d’énergie fatale dans un réseau de chaleur ne dépend pas que de paramètres technico-économiques, mais également de plusieurs conditions liées au contexte des territoires, qui peuvent remettre en cause la mise en œuvre de tels projets. Plusieurs analyses de cas montrent l’influence du portage des collectivités territoriales sur l’aboutissement de ces projets. Elles ont un rôle décisif pour impulser la concertation entre une multitude d’acteurs concernés par ces projets et appréhender les complexités contractuelles entre ces acteursDistrict heating systems are considered as key tools to contribute to the energy transition in urban areas through their ability to promote waste and renewable energies. Waste heat sources (also named excess heat) are still under-exploited in district heating systems although there is significant potential, especially in urban areas. Waste heat sources located near or in dense urban areas (wastewater, datacenters, laundries, etc.) are the research topic of this thesis. Methods have been developed to precisely evaluate their energy potential, knowing that all these sources have different technical characteristics (temperature and variability in particular). These methods have been integrated into a simulation tool, named Recov’Heat. It calculates technical, economic and environmental indicators to assess the relevance of an urban heat source. The Recov'Heat model has been tested on various case studies and obtains results close to reality despite a tendency to overestimate the energy recovered. Technical simplifications in the model and the calculation of the maximum energy potential justify these differences. The viability of integrating a waste heat source in a district heating system depends not only on technical and economic parameters, but also on several conditions linked to the local context, which may affect the implementation of such projects. Several case studies show the influence of local authorities’ support on the success of these projects. They have a decisive role to play in stimulating consultation between a multitude of actors involved in these projects and to understand the contractual complexities between them
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Razafinjohany, Eddie. "Etude comparative dans les serres agricoles de deux systèmes de stockage de la chaleur, influence de l'humidité de l'air." Perpignan, 1989. http://www.theses.fr/1989PERP0056.
Анотація:
Etude experimentale de deux serres identiques avec les memes cultures, equipees l'une d'un stockage de la chaleur dans le sol, l'autre d'un stockage aerien utilisant un materiau a changement de phase encapsule. Developpement de deux modeles theoriques qui inclurent le couplage de chaleur sensible et d'evaporation/condensation de l'air humide
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Lagarenne, Denis. "Récupération d’énergie par les régénérateurs de chaleur des fours de verrerie : expérimentation, modélisation, optimisation." Lyon, INSA, 1990. http://www.theses.fr/1990ISAL0052.
Анотація:
Cette étude concerne la récupération d'énergie par des régénérateurs , échangeurs de chaleur à haute température, utilisés dans l'industrie du verre. Des essais sont menés en conditions réalistes sur un régénérateur d'échelle industrielle spécialement conçu et réalisé pour cette étude. Une instrumentation abondante permet une caractérisation globale et une description locale approfondie du système. Différentes méthodes d'évaluation de la performance thermique s ont comparées. Les mécanismes d' échange de chaleur sont analysés ; les phénomènes de convection mixte sont notamment pris en compte. Un nouveau logiciel de simulation thermique transitoire est validé pas l'expérience et une géométrie originale de surface d 'échange est développée pour intensifier les transferts[This study deals with energy recovery in high temperature regenerators of glass industry. Experiments are performed in real conditions, on an full industrial scale regenerator , specially designed and built for this stud. The measurements allow on investigation of the whole s stem and an original local description of the heat exchanger. Different methods are used to calculate the thermal performance of the regenerator The heat transfer mechanisms are analysed with some mix convection phenomenon. A new transient thermal simulation has been developed. The model is justified by the experiments. A new geometry of heat transfer surface is proposed to optimize the energy recovered. ]
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Malta, de Almeida Elizabeth. "Étude d'un préchauffeur d'air en continu utilisant un stockage latent : application : la valorisation des rejets thermiques intermittents." Compiègne, 1987. http://www.theses.fr/1987COMPD087.
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Papadopoulos, Alexandros. "Contribution à l'étude des échangeurs à contact direct sel-gaz utilisant la chaleur latente." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1987. http://www.theses.fr/1987ECAP0039.
Анотація:
Revue générale des échangeurs classiques et des différentes innovations dans ce domaine; l'étude se limite au cas de l'échangeur sel/gaz utilisant la chaleur de fusion en distockage. Applications industrielles pour la récupération de chaleur sur les effluents et intégration dans des procédés de fabrication. Utilisation de la technique des injecteurs vibrants pour la production de gouttes de diamètre voisin du M/M
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Gastauer, Paul. "Potentialité des pompes à chaleur chimiques en vue de la revalorisation d'énergie thermique : application du système isopropanol/acétone/hydrogène." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT033G.
Анотація:
Un cycle de pompe a chaleur mettant en jeu une reaction chimique est propose pour la revalorisation de l'energie thermique disponible a une temperature de l'ordre de 80c. Un tel cycle fait appel a une reaction renversable, c'est-a-dire une transformation chimique qui inverse la direction d'evolution en fonction des conditions operatoires imposees. En la realisant dans le sens endothermique a basse temperature et dans la direction inverse et exothermique a une temperature plus haute, le systeme eleve le niveau de temperature de l'energie thermique. Afin d'aborder l'etude d'une facon generale, sans se placer directement dans le cas d'une application concrete, la structure du travail est la suivante: partant d'une analyse des systemes susceptibles de reagir chimiquement, leur comportement reactionnel a differents niveaux de temperature est elabore. Puis, visant l'application dans un cycle en fonctionnement continu, l'incidence de deux techniques, la variation de la pression et la separation des constituants, est etudiee. Sur la base de cette analyse thermodynamique, il est possible de classer les pompes a reaction chimique dans le contexte des pompes a chaleur classiques (compression et sorption) et il est alors aise de comparer les differents procedes et de selectionner a titre d'exemple un cycle a reaction chimique pour une etude plus poussee. C'est le systeme isopropanol/acetone/hydrogene qui fait l'objet d'une analyse detaillee portant notamment sur les deux reactions catalytiques intervenant au cours du cycle (la deshydrogenation de l'isopropanol et la reaction inverse, l'hydrogenation de l'acetone). Il ressort de cette partie que le systeme choisi selon des criteres thermodynamiques est aussi apte a satisfaire des exigences reactionnelles. Apres avoir retenu des conditions operatoires pour un cycle type, une analyse de sensibilite des parametres sur la performance du systeme est menee. Enfin une evaluation generale des pompes thermiques a reaction chimique et du cycle etudie est presentee dans le cadre de la conclusion
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Filliard, Bruno. "Étude des possibilités de récupération de chaleur par voie thermodynamique pour la réhabilitation des maisons individuelles." Paris, ENMP, 2009. http://www.theses.fr/2009ENMP1676.
Анотація:
Les pompes à chaleur disposant d'une source froide sur l'air extérieur sont moins performantes les jours de grand froid, là où les besoins de chauffage sont les plus élevés. Le déclenchement d'une énergie d'appoint d'origine électrique est souvent nécessaire pour couvrir l'ensemble des besoins de chauffage, ce qui réduit les performances globales de l'installation. De plus, des cycles de dégivrage sont nécessaires sur certaines plages de températures afin d'éliminer la formation de givre sur l'échangeur extérieur, contribuant à réduire les performances du système. Ces comportements ont des conséquences sur la gestion de l'électricité, où les pics de demande coïncident généralement avec les températures extérieures les plus froides. Ces constats sont le point de départ d'une réflexion visant à améliorer les performances des pompes à chaleur et à contribuer à la limitation des pointes de demande en électricité, en couplant la source froide de la pompe à chaleur avec des sources d'air tempérées intégrées au bâtiment. Certains dispositifs intégrés aux maisons individuelles peuvent contribuer à augmenter la température de la source froide des pompes à chaleur, comme par exemple un comble perdu ou une véranda, ou encore un vide sanitaire ou un échangeur air-sol. D'autres sources peuvent également être envisagées comme l'air vicié d'un système de ventilation, ou des capteurs solaires hybrides à air. L'utilisation de ces sources peut permettre à la pompe à chaleur de fonctionner à des températures plus favorables, permettant de réduire sa consommation, d'améliorer ses performances saisonnières, et de fournir une chaleur à plus haute température mieux adaptée aux besoins plus élevés des bâtiments existants. Une approche globale par modélisation est utilisée dans le cadre de cette thèse afin d'apporter des éléments de réponse aux possibilités de récupération de chaleur par voie thermodynamique. Ce rapport présente en détail l'ensemble des modèles utilisés, concernant les sources utilisables et les pompes à chaleur. Différentes configurations de couplage sont ensuite étudiées sur une maison type, et pour différents climatsAn air-to-air heat pump performs poorly at low ambient temperatures, and its performance decreases in the coldest part of winter when the heating load is greater. Both the COP and the heating capacity of the system decrease as the outdoor temperature decreases. Auxiliary resistance heaters must then be used as back up, reducing the overall performance of the system. Moreover, defrost cycles are necessary in a specific range of outdoor conditions, lowering the heat pump performance. This is of particular interest for electricity utilities, because peak loads generally coincide with the coldest ambient temperatures. Attempts to improve the heat pump efficiency and to reduce the peak-loading problem have led to the coupling of heat pumps with milder temperature air. Different components of a building envelope can contribute to increase the heat pump's heat-source temperature, as for instance sunspaces or attics, and to some extent crawlspaces and earth-to-air heat exchangers. Other sources such as the exhaust air of a ventilation system can be used to preheat the heat pump air-source. This allows the heat pump to operate in more favourable conditions, with a higher efficiency and a higher sink-source temperature adapted to the heat production needed in dwellings retrofit. A global approach is needed to explore the energy potential of such combination and evaluate the relevance of coupling an air-source heat pump with milder air sources from the building environment. Ambient conditions and solar energy both influence the heating load and the air-source temperature that interact directly with the heat pump running conditions and performance. Besides, the heat pump running conditions, and particularly the air flow rate conditions needed at the outdoor unit, interacts directly with the air flow rate of the milder source, influencing the building heating load. The different models of air sources and heat pumps are presented. Then, different coupling configurations are studied in the case of a typical French dwelling, and typical climates
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Hoang, Thanh Tung. "Récupération et valorisation d'énergie thermique sur gaz chauds- Approche expérimentale et numérique." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2018. http://www.theses.fr/2018ESMA0016/document.
Анотація:
L’objectif de la thèse porte sur l’analyse de la récupération de l’énergie thermique sur gaz chauds à température élevée(250°C - 450°C). Pour cela, la technologie de récupérateur à caloduc de type thermosiphon a été retenue. L’un des points cruciaux porte sur le choix d’un fluide de travail adapté à ces niveaux de température. Une analyse bibliographique a permis d’identifier le naphtalène comme élément de fluide potentiel pour cette gamme de température. Cependant le manque d’informations sur son comportement et ses capacités de transport a nécessité le développement d’un montage fondamental spécifique.Un caloduc thermosiphon chargé en naphtalène et de la forme d’un tube inox lisse de diamètre 23,9 mm, de longueur 1m (zone évaporateur : 20 cm ; zone condenseur : 20 cm) a été réalisé et testé. Les résultats expérimentaux obtenus démontrent tout d’abord la faisabilité d’un tel système dans cette gamme de température et pour les puissances thermiques envisagées. Ils révèlent un comportement inhabituel du thermosiphon lors des phases de démarrage (régime transitoire). En régime permanent, l’analyse a porté sur l’influence de la température de saturation, la puissance transférée ainsi que l’inclinaison. En termes de performances, les conductances thermiques (évaporateur, condenseur, système) augmentent avec la température vapeur et diminuent avec la puissance apportée à l’évaporateur. La puissance transférée peut s’échelonner de 0,2 kW à 1,5 kW, soit 1 à 8 W/cm² à l’évaporateur. Une faible sensibilité à l’inclinaison a été constatée lors des tests (0°-78°), un peu plus marqué pour 84°. Enfin pour une orientation à l’horizontale (90°), le caloduc fonctionne malgré tout et sa capacité de transfert reste élevée bien qu’éloignée du mode thermosiphon. En parallèle, un modèle de thermosiphon a été développé dans lequel les coefficients d’échanges locaux (évaporateur et condenseur) sont calculés par différentes corrélations issues de la littérature. La comparaison avec les résultats expérimentaux a permis de valider les modèles physiques retenus avec un bon accord, et de prédire le fonctionnement du caloduc pour d’autres sollicitations.Ainsi et enfin, un premier prototype récupérateur à thermosiphon au naphtalène a été conçu, fabriqué et couplé sur la veine « gaz chauds » conçue et développée aussi au sein du laboratoire. Les premiers résultats obtenus du système complet permettent de développer des stratégies de récupération et de valorisation de l’énergie thermique sur la ligne d’échappement, dans un contexte d’application automobileThe aim of the thesis is to analyze the heat recovery on hot gases at intermediate temperature range (250°C - 450°C). For this purpose, the thermosyphon heat exchanger recuperation technology has been chosen. The choice of a working fluid adapted to these temperature levels is one of the crucial points. A literature review identified naphthalene as a potentialfluid for this temperature range. However, because of the lack of information about naphthalene heat pipes, the development of a fundamental test-rig was necessary to fully characterize the thermal behavior and transport capacities of this fluid.A thermosyphon heat-pipe charged with naphthalene in the shape of a smooth stainless steel tube with a diameter of 23.9mm, a length of 1 m (evaporator zone: 20 cm, condenser zone: 20 cm) has been manufactured and tested. The experimental results obtained demonstrate the feasibility of such system in this temperature range and for the thermal powers required.They reveal an unusual behavior of the thermosyphon during the start-up process. In steady state, the analysis deals with the influence of the saturation temperatures, the transferred heat power and the thermosyphon inclination. In terms of performances, the thermal conductance (evaporator, condenser, system) increases with the vapor temperature and decreases with the heat power supplied to the evaporator. The heat flow rate can be applied from 0.2 to 1.5 kW, or 1 to 8W/cm² at the evaporator. During the tests, the system is found to be less sensitive to inclination (0° to 78°), but more important for 84°. In the horizontal position, the thermosyphon operates, but its heat transfer remains high even far away from the thermosyphon mode. A theoretical model has been developed in which the local heat transfer coefficients(evaporator and condenser) are evaluated by different correlations from literature. The comparison with the experimental results allowed to validate the models retained with good agreement, and to make it possible to predict the heat pipe operation for other solicitations.Thus, and finally, a first thermosyphon charged naphthalene recuperator prototype was designed, manufactured and coupled to the "hot gas" line designed and performed in the laboratory. The first results obtained from the complete system allowed us to develop a strategy for heat recovery system on the exhaust line of an automotive application
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Beaubert, François. "Simulation des grandes échelles turbulentes d'un jet plan en impact." Nantes, 2002. http://www.theses.fr/2002NANT2022.
Анотація:
Ce travail concerne l'étude d'un jet plan turbulent en impact par simulation des grandes échelles turbulentes. Le jet plan en impact est très largement utilisé dans le milieu industriel et couvre des domaines d'application aussi variés que les procédés de fabrication et de traitement des matériaux, le refroidissement ou le réchauffement de surface. Le contexte de cette étude concerne plus particulièrement l'écoulement du jet plan utilisé comme séparateur d'ambiances climatiques ou comme élément de sécurité pour la prévention et la protection de pollution gazeuse ou solide. Une méthode numérique hermitienne, à pas fractionnaire est utilisée pour résoudre les équations de Navier-Stokes incompressibles. La fermeture des équations filtrées repose sur le concept de viscosité turbulente. .This work deals with the study of a plane turbulent impinging jet using large eddy simulation. Plane impinging jets are widely used in the industrial domain ; they find many applications in the processing and manufacturing of materials and in the heating and cooling of surfaces.
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Ranger, Pascal-Marie. "La rectification inverse appliquée aux pompes à chaleur à absorption pour valorisation d'effluents thermiques industriels." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL081N.
Анотація:
La présente étude concerne la modélisation et l'expérimentation d'un absorbeur pour pompe à chaleur à absorption (PAC). L'étude critique de l'utilisation de l'énergie dans les industries a permis de mettre en évidence l'intérêt d'une PAC à absorption pour la revalorisation des énergies industrielles. L'analyse des inconvénients et des avantages des mélangeurs de PAC à absorption existantes a permis de dégager les principes originaux d'un absorbeur opérant par rectification inverse. Deux types de modèles simples ont été développés pour permettre l'étude des diverses structures possibles pour un tel mélangeur, et celle d'une PAC obtenues par l'adjonction d'une colonne de rectification directe a un mélangeur opérant par rectification inverse. Les résultats expérimentaux obtenus sur une colonne de rectification inverse fonctionnant soit avec le couple acétone-eau, soit avec le couple eau-glycol, ont permis de confirmer la faisabilité d'un tel absorbeur, et de montrer l'intérêt d'un préchauffage de la solution pauvre pour l'obtention de hautes températures. Des températures de revalorisation supérieures à 160c ont pu être obtenues sur l'installation expérimentale
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Viel, Maurice. "Controle et valorisation de la thermogénèse microbienne au cours de la biodégradation aérobie de déchets agro-industriels et urbains à teneurs variables en graisses." Toulouse, INPT, 1989. http://www.theses.fr/1989INPT030A.
Анотація:
La biodegradation aerobie de melanges de dechets agro-industriels et urbains (residus d'abattoirs, effluents de conserveries, lisiers, rafles de mais, pailles, sciures, boues et matieres de flottation des stations d'epuration) a ete suivie a partir des courbes de variation, en fonction du temps, des principaux parametres (temperature, consommation d'o#2, ph,. . . ) pendant les 7 a 9 jours de stabilisation en reacteur, puis par observation des transformations physico-chimiques des substrats au cours de la maturation en sacs pendant plusieurs mois. L'activite metabolique intense observee (t>70c, consommation d'o#2>2,5 l/h/kg?ms) aboutit, en 7 a 9 jours, a un taux de decomposition de la matiere organique initiale compris entre 18 et 30%. L'humidification se poursuit au cours de la phase de maturation et, apres 4 mois, 50 a 65% de la matiere organique initiale a disparu et le taux de matiere humique depasse 10%. Les graisses residuaires, fortement polluantes, difficiles a eliminer par les techniques usuelles (decharge, incineration,. . . ) sont degradees a plus de 90% apres le traitement en reacteur. Une teneur initiale en matieres grasses superieure a 25% tend a inhiber l'activite microbienne thermophile. La limitation de la temperature maximale au sein du reacteur a environ 65c, par un echangeur thermique, permet d'obtenir les memes taux de degradation de la matiere organique en un temps nettement plus court (5 jours). L'energie thermique brute produite peut atteindre 7 mj/kg. Ms pour des substrats a teneurs elevees en matieres grasses qui fournissent la majeure part de l'energie calorifique liberee
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Belkebir, Mekki Kouider. "Conception de réseaux d'échangeurs de chaleur." Toulouse, INPT, 1989. http://www.theses.fr/1989INPT005G.
Анотація:
Ce travail presente d'abord une approche thermodynamique des problemes que pose la synthese d'un reseau d'echangeurs de chaleur charge d'effectuer certains rechauffements et refroidissements de courants. Il se situe ainsi dans la voie ouverte en particulier par les travaux de linnhoff et ceux de nishida. Dans cette approche nous avons obtenu une expression mathematique simple, permettant de remplacer l'algorithme propose par linnhoff pour evaluer la quantite de chaleur recuperable sous la contrainte d'un ecart de temperature (de part et d'autre de la surface d'echange) au moins egale a une valeur donnee. Nous avons donne une demonstration rigoureuse de la validite generale de cette expression, puis nous avons developpe de nombreuses consequences de cette validite. Nous avons mis en evidence l'interet d'introduire un certain facteur de surface d'echange pour rendre les resultats de nishida concernant la minimisation de l'aire d'echange, independants de toute hypothese concernant les coefficients de transfert de chaleur. A partir de cela nous avons etudie les possibilites de diminuer l'aire d'echange. Nous avons ensuite mis en uvre la theorie des graphes en vue de mieux maitriser les possibilites de diminuer le nombre d'echangeur. Tout cela a finalement conduit a proposer un algorithme de synthese d'un reseau d'echangeurs qui s'est revele sur un certain nombre de problemes types, aussi efficace que les plus efficaces des algorithmes proposes jusqu'ici, ces derniers necessitant des calculs numeriques beaucoup plus lourds
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Piché, Olivier. "Récupération de chaleur pour le système de ventilation d'un aréna analyse thermique, environnementale et financière." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2012. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1608.
Анотація:
Le présent projet a porté sur la simulation de récupération de chaleur pour le traitement thermique de l'air de ventilation d'un aréna. La chaleur récupérée provenait des rejets thermiques des condenseurs du système de réfrigération de la patinoire. Deux configurations ont été testées : la récupération directe et la récupération à l'aide d'un échangeur de chaleur. La récupération directe apportait des économies de 24 % de demande en chauffage au cours de l'année. Un échangeur de chaleur dimensionné pour répondre aux pointes de débit de ventilation occasionné par les opérations de surfaçage permettait une diminution de 61 % de la demande en chauffage. En utilisant un échangeur de chaleur dimensionné pour les périodes de fonctionnement normal seulement, la demande diminuait de 52 %, malgré un échangeur trois fois plus petit. Cet échangeur ayant le meilleur rapport économies/dimension, il a été utilisé pour évaluer l'impact environnemental et économique de la récupération de chaleur. L'analyse environnementale révèle que les impacts sur les changements climatiques et l'extraction de ressources sont grandement réduits, et que l'impact sur la santé humaine et les écosystèmes est légèrement diminué. De plus, il est évident que la phase d'utilisation est la principale source d'impact, et que celui-ci est fortement affecté par la source d'énergie utilisée pour le chauffage et la production d'électricité. Finalement, l'analyse économique prédit un taux de rendement de 19 % à 27 % pour l'investissement initial, selon les coûts d'énergie.
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Allyson-Cyr, Mathieu. "Optimisation sous contrainte d'un générateur thermoélectrique pour la récupération de chaleur par différents algorithmes heuristiques." Master's thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/33956.
Анотація:
La présente étude porte sur le développement et l’optimisation d’un modèle de générateur thermoélectrique placé sur la surface d’une source de chaleur. La particularité de ce modèle est que la source de chaleur est sujette à un flux de chaleur et à une température de surface fixes. L’objectif principal est de développer un modèle de générateur thermoélectrique d’intérêt dans ce contexte particulier qui pourra s’adapter à différentes sources de chaleur et qui pourra inclure différents systèmes de refroidissement. Le modèle a été créé intégralement à l’aide du logiciel Matlab. Un algorithme génétique multi objectif est ensuite utilisé comme outil d’optimisation afin de maximiser les performances tout en minimisant les coûts du générateur thermoélectrique. Les objectifs d’optimisation proposés sont donc de maximiser la puissance électrique et de minimiser le nombre de modules. Lorsqu’un collecteur thermique est inclus au système, il est aussi nécessaire de minimiser la puissance de pompage et l’aire totale d’échange du collecteur. Une première étude considère uniquement la puissance comme objectif d’optimisation afin d’observer l’impact des contraintes de température et de flux de chaleur de la source sur les designs optimaux. Des cas multiobjectifs seront ensuite étudiés avec les différents objectifs énoncés. Finalement, les performances de différents algorithmes d’optimisation heuristiques seront comparées entre eux en utilisant le modèle thermoélectrique développé comme banc d'essai. Les forces et faiblesses de chaque algorithme seront analysées selon divers critères de performance, lorsqu’appliqués à un cas d’optimisation complexe.This study presents a model of a thermoelectric generator placed directly on the surface of a heat source. One unique feature of this model is that the heat source is subject to fixed heat flux and surface temperature that the system must respect. The main objective is to develop this model in this particular context with the possibility to be adapted to any heat source and the option to add a cooling system. The model has been developed entirely on the software Matlab. Then, a genetic algorithm is used to perform an optimisation in order to find the design with the maximal power output and minimal number of thermoelectric modules. With the cooling system included, the total surface of exchange and pumping power is also considered. A preliminary analysis is conducted to analyse the impact of the heat flux and surface temperature constraint on such system. Thereafter, a multi-objective optimisation is performed to find the optimal design considering multiple optimisation objectives. Finally, different heuristic algorithms are compared for solving the thermoelectric model proposed. The performance is discussed using different performance criteria to show the pros and cons of each heuristic algorithm when solving a complex optimisation design problem.
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Filliard, Bruno. "Étude de la possibilité de récupération de chaleur par voie thermodynamique pour la réhabilitation des maisons individuelles." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005944.
Анотація:
Les pompes à chaleur disposant d'une source froide sur l'air extérieur sont moins performantes les jours de grand froid, là où les besoins de chauffage sont les plus élevés. Le déclenchement d'une énergie d'appoint d'origine électrique est souvent nécessaire pour couvrir l'ensemble des besoins de chauffage, ce qui réduit les performances globales de l'installation. De plus, des cycles de dégivrage sont nécessaires sur certaines plages de températures afin d'éliminer la formation de givre sur l'échangeur extérieur, contribuant à réduire les performances du système. Ces comportements ont des conséquences sur la gestion de l'électricité, où les pics de demande coïncident généralement avec les températures extérieures les plus froides. Ces constats sont le point de départ d'une réflexion visant à améliorer les performances des pompes à chaleur et à contribuer à la limitation des pointes de demande en électricité, en couplant la source froide de la pompe à chaleur avec des sources d'air tempérées intégrées au bâtiment. Certains dispositifs intégrés aux maisons individuelles peuvent contribuer à augmenter la température de la source froide des pompes à chaleur, comme par exemple un comble perdu ou une véranda, ou encore un vide sanitaire ou un échangeur air-sol. D'autres sources peuvent également être envisagées comme l'air vicié d'un système de ventilation, ou des capteurs solaires hybrides à air. L'utilisation de ces sources peut permettre à la pompe à chaleur de fonctionner à des températures plus favorables, permettant de réduire sa consommation, d'améliorer ses performances saisonnières, et de fournir une chaleur à plus haute température mieux adaptée aux besoins plus élevés des bâtiments existants. Une approche globale par modélisation est utilisée dans le cadre de cette thèse afin d'apporter des éléments de réponse aux possibilités de récupération de chaleur par voie thermodynamique. Ce rapport présente en détail l'ensemble des modèles utilisés, concernant les sources utilisables et les pompes à chaleur. Différentes configurations de couplage sont ensuite étudiées sur une maison type, et pour différents climats.
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Saix, Christian. "Contribution à l'étude des sols non saturés en température : application à l'exploitation thermique du sous-sol." Montpellier 2, 1987. http://www.theses.fr/1987MON20187.
Анотація:
Outils de prevision du comportement des sols non satures, pour applications de stockage et de recuperation de chaleur: methode mixte de modelisation du comportement thermique, hydraulique et mecanique du sol pour stockage de chaleur, par methode mixte (couplage de deux modeles locaux, un mathematique et un physique, appele triaxial thermique); sondre cryogenique permettant de classer les sols quant a leur aptitude a restituer ou a stocker la chaleur lors de cycles gel-degel
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Guillet, Rémi. "La Combustion par voie humide et ses performances." Nancy 1, 2002. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2002_0149_GUILLET.pdf.
Анотація:
Si l'eau a été utilisée comme additif pour améliorer la combustion, la puissance des machines, voire comme antidétonant puis, plus récemment, comme élément réduisant la formation des oxydes d'azote, la combustion humide offre la perspectives de performances énergétiques et écologiques remarquables, notamment dans le cas des turbines à combustion terrestres et des générateurs thermiques visant la récupération de la chaleur latente associée à la condensation de la vapeur d'eau des gaz de combustion. En combustion humide, trois fluides pénètrent dans la chambre de combustion : le combustible, l'air de combustion et l'eau additionnelle. Pour analyser ces procédés, une méthode dite Diagramme Hygrométrique de Combustion, a été développée. Cette méthode, est notamment à recommander pour l'établissement des rendements de combustion, le dimensionnement des échangeurs biphasiques. Des informations sur les modifications des conditions de la combustion sont également fourniesIn the past, water has been used as additive component to improve combustion efficiency, to boost power, even as an anti-knock agent, as technique to reduce NOx formation. Today, using a wet combustion technique, gas turbines, generators concerned by the water vapor latent heat recovery, can benefit with a significant efficiency increasing from the energy saving and environment protection point of view. In wet combustion techniques, three fluids are supplied to the process: the fuel, the oxidizing or combustion agent and the additive waterTo analyse the wet combustion processes, the Combustion Hygrometric Diagram method is presented. Using wet bulb temperature as major parameter, this method is recommended for efficiency analysis, two-phases exchangers sizing. Many information of the water influence on the combustion processes behaviour are also given in this thesis
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Chagnon-Lessard, Noémie. "Maximizing power output of heat engines through design optimization : Geothermal power plants and novel exhaust heat recovery systems." Doctoral thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/38297.
Анотація:
Le design de machines thermiques menant à une puissance maximale dépend souvent des températures de la source chaude et de la source froide. C’est pourquoi dégager des lignes directrices à partir des designs optimaux de ces machines selon diverses températures d’opération peut faciliter leur conception. Une telle étude est proposée par cette thèse pour deux types de systèmes thermiques. En premier lieu, le cycle de Rankine organique (ORC) est un cycle thermodynamique de puissance utilisé entre autres dans les centrales géothermiques exploitant des réservoirs à basse température. Depuis quelques années, ce type de centrales suscite un vif intérêt à travers le monde, étant un des modes de production de puissance parmi les plus respectueux de l’environnement. Il s’agit de pomper un géofluide du sol pour transférer sa chaleur à un fluide de travail qui opère en cycle fermé, et de le réinjecter ensuite dans le bassin géologique. Les chercheurs tentent actuellement de mieux caractériser le potentiel géothermique de divers environnements géologiques. Le sous-sol du Québec est relativement froid, alors des études essaient de déterminer s’il serait possible d’y exploiter de manière rentable des centrales géothermiques. Une autre question de recherche importante est de savoir, pour un contexte donné, quel est le design optimal d’une centrale géothermique et quelle est la puissance que l’on peut espérer produire. Pour répondre à cette question, les cycles de Rankine organiques de base (de type souscritique ou transcritique) sont dans un premier temps simulés et optimisés pour des températures du géofluide de 80 à 180°C et pour des températures de condensation du fluide de travail de 0.1 à 50°C. Trente-six (36) fluides pures sont investigués pour toutes les combinaisons de températures. Par la suite, des cycles de Rankine organiques plus avancés sont aussi investigués (ajout d’une tour de refroidissement, d’un système de récupération, et d’une contrainte sur la température de réinjection du géofluide). Les ORCs avec deux pressions de chauffage souscritique et transcritique sont aussi simulés et optimisés. Les optimisations sont faites pour 20 fluides de travail selon la même plage de température du géofluide et selon des températures du thermomètre mouillé de l’air ambient de 10 à 32°C. En second lieu, le cycle de Brayton inversé (IBC) est un cycle thermodynamique qui pourrait être utilisé comme système de récupération de la chaleur perdue dans les gaz d’échappement de moteurs. Il s’agit d’un cycle ouvert comprenant dans sa configuration de base une turbine à gaz, un échangeur de chaleur et un compresseur. Il existe une configuration où l’eau qui se condense lors du refroidissement des gaz est évacuée avant le compresseur pour réduire le débit massique et améliorer le rendement global du système. Le Powertrain and Vehicle Research Centre (PVRC) de l’University of Bath s’est intéressé à savoir si certaines variantes de l’IBC découlant de cette configuration seraient des options viables. Ces variantes ont mené à la création de trois nouveaux cycles thermodynamiques couplant l’IBC avec (i) une turbine à vapeur, (ii) un cycle de réfrigération, et (iii) ces deux ajouts. En comptant les deux cycles déjà existants décrits au paragraphe précédent, cinq configurations de l’IBC sont simulées et optimisées pour des températures de gaz d’échappement de 600 à 1200 K et températures de la source froide de 280 à 340 K. La finalité de cette thèse est d’offrir un outil aidant les ingénieurs à concevoir les systèmes introduits précédemment (ORC et IBC) de sorte qu’ils aient un travail spécifique net maximisé. Sous forme d’un ensemble de diagrammes, cet outil peut ainsi être utilisé pour une large plage de température de la source chaude (géofluide ou gaz d’échappement) et de température de la source froide.Heat engines design leading to maximum power output often depends on the hot source temperature and the cold source temperature. This is why drawing guidelines from optimal designs of these machines according to diverse operating temperatures may facilitate their conception. Such a study is proposed by this thesis for two types of heat engines. In the first instance, the Organic Rankine Cycle (ORC) is a power thermodynamic cycle used among others in geothermal power plants exploiting low-temperature reservoirs. This type of power plants raises keen interest around the world for being one the most environmentally friendly power production modes. In these power plants, a geofluid is pumped from the ground to transfer its heat to a working fluid operating in a closed cycle. The geofluid is then reinjected in the geological basin. Researchers are currently attempting to characterize in a better way the geothermal potential of diverse geological environments. Considering the province of Québec’s relatively cold underground, studies try to determinate whether it is possible to profitably operate geothermal power plants. Another important research question is to determine, for a given context, the optimal geothermal power plant design, and the amount of power that could be generated. To answer this question, Organic Rankine Cycles (subcritical and transcritical) are first simulated and optimized for geofluid temperatures from 80 to 180°C and for condensing temperatures of the working fluid from 0.1 to 50°C. Thirty-six (36) pure fluids are investigated for each temperature combination. Next, cycles models are improved by adding a cooling tower, a recuperative system and a constraint on the minimum reinjection temperature. ORCs with dual-pressure heater are simulated and optimized as well. Optimization runs are performed considering 20 working fluids for the same range of geofluid temperature and for ambient air wet bulb temperature from 10 to 32°C. In the second instance, the Inverted Brayton Cycle (IBC) is a thermodynamic cycle that could be used as a waste heat recovery system for engines exhaust gases. This is an open cycle which includes a gas turbine, a heat exchanger and a compressor as a basic layout. There is a configuration where the water condensed during the cooling of the gases is evacuated upstream of the compressor in order to reduce the mass flow rate and improve the system global efficiency. The Powertrain and Vehicle Research Centre (PVRC) of the University of Bath is interested in finding out whether particular IBC variants arising from this configuration could be viable options. These variants led to the creation of three novel thermodynamic cycles that couple the IBC with (i) a steam turbine, (ii) a refrigeration cycle, and (iii) both additions. Including both already existing cycles described in the preceding paragraph, five IBC layouts are simulated and optimized for exhaust gases temperatures from 600 to 1200 K and for heat sink temperatures from 280 to 340 K. The purpose of this thesis is to offer a tool that help engineers designing the systems previously introduced (ORC and IBC), so that they produced a maximized specific work output. As a set of charts, this tool can be used for a large range of hot source temperature (geofluid or exhaust gases) and of heat sink temperature.
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Le, Lostec Brice. "Récupération des rejets thermiques pour la production de chaleur et de froid avec une machine à absorption." Thèse, Université de Sherbrooke, 2010. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1920.
Анотація:
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.
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Jordana, François. "Étude techno-économique de la récupération de chaleur dans les effluents gazeux des cuves d'électrolyse d'une aluminerie." Master's thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25811.
Анотація:
L’objectif de cette étude est de proposer des stratégies de récupération de chaleur au sein d’une aluminerie en se basant sur des considérations techniques et économiques. Après analyse des principaux postes de pertes de chaleur de l’aluminerie, l’étude focalise sur une source particulière : les effluents gazeux issus des cuves d’électrolyse. Deux applications sont envisagées et analysées dans deux articles scientifiques : le chauffage de bâtiments dans l’aluminerie, et le chauffage d’une serre. Dans les deux cas, une modélisation dynamique de la demande de chauffage est proposée, accompagnée d’un dimensionnement détaillé des échangeurs de chaleur et des équipements. Puis, une optimisation est réalisée pour minimiser les coûts de capital et d’opération de l’implantation. Enfin, des cas d’étude sont proposés afin d’analyser la variabilité des solutions retenues.The objective of this study is to propose heat recovery strategies in a primary aluminum smelter by considering technical and economic aspects. After analyzing the various heat sources and sinks, it was decided to focus the study on the flue gases exiting the electrolysis cells. Two applications are envisioned and presented in two scientific articles: heating buildings within the aluminum smelter, and heating a greenhouse. In both cases, a dynamic model of heating requirement is proposed, associated to the detailed design of heat exchangers and equipment. Then, an optimization is performed to minimize the implementation capital and operation costs. Last, several case studies are presented in order to analyze the variability of the retained solutions.
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Peralez, Johan. "Récupération d'énergie par cycle de Rankine à bord d'un véhicule : commande et gestion énergétique." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10024/document.
Анотація:
Au moins 30% de l'énergie produite par les moteurs à combustion interne est dissipée sous forme de chaleur dans les gaz d'échappement. L'intérêt des constructeurs pour les systèmes de récupération de chaleur bases sur le cycle thermodynamique de Rankine est justifié par des réductions de consommation espérées entre 5 et 10%. L'ambition de cette thèse est de contribuer à lever les principaux verrous liés à la gestion des procédés Rankine pour des applications ≪ mobiles ≫. Ce manuscrit s'appuie sur trois cas d'étude avec, pour chacun, un procédé pilote destiné à être intégré respectivement sur des véhicules légers à moteur essence, sur des camions poids-lourds et sur des trains à propulsion hybride Diesel électrique. Pour cela, des approches de l'automatique à base de modèle ont été développées. Une nouvelle loi de commande non-linéaire, permettant l'asservissement de la température et de la pression en sortie d'évaporateur, est proposée. Il est montré expérimentalement que le système peut être maintenu dans des conditions permettant la récupération d'énergie sans discontinuer, même sur des cycles routiers très dynamiques. La supervision énergétique du cycle de Rankine à bord d'un véhicule est ensuite abordée. Il s'agit de trouver les consignes pour la commande rapprochée qui permettent de maximiser l'efficacité énergétique d'un véhicule équipé d'un système de récupération d'énergie par cycle de Rankine. Il est montré que le gain énergétique apporté par l'optimisation dynamique temps réel proposée est important, comparé à une stratégie basée sur l'optimisation statique du système habituellement employée dans la littératureMore than 30% of the energy produced by internal combustion engines (ICE) is dissipated as heat through the exhaust gases. The interest of manufacturers in heat recovery systems based on the thermodynamic Rankine cycle is justified by announced reductions in fuel consumption ranging from 5 and 10% depending on the system and the driving cycle. The aim of this thesis is to help remove the main barriers associated with supervising and controlling Rankine processes for ≪ mobile ≫ applications. This dissertation is based on three study cases, each corresponding to a pilot process installed in engine test benches at IFP Energies nouvelles (IFPEN). These are applications to be integrated respectively on board light-duty vehicles with spark-ignition engine, heavy-duty trucks and trains with Diesel-electric propulsion. An original nonlinear (model-based) control law for the temperature and the pressure tracking at the evaporator outlet is proposed. It is shown experimentally that the system can be maintained under conditions allowing continuous energy recovery, even during highly transient road cycles. Then the supervision of Rankine systems is addressed, resulting in the choice of optimal set-points (in term of energy management) for the low-level controller. An optimal control problem is formulated, allowing online implementation via dynamic real-time optimization.The proposed approach is validated on a realistic simulator, showing significant benefits in the amount of energy recovered when compared with the classical (static) approach found in Rankine cycle literature
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Cenusa, Victor-Eduard. "Contribution à l'amélioration du couplage thermodynamique entre l'installation de la turbine à gaz et l'installation de la turbine à vapeur dans les centrales électriques à cycles combinés gaz/vapeur." Nancy 1, 2004. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2004_0228_CENUSA.pdf.
Анотація:
Dans le 1er chapitre on fait : a) une présentation de l'état de l'art sur les turbines à gaz (TG) et sur les cycles combinés gaz/vapeur (CC); b) une analyse du CC qui utilise la technologie "H". Le 2eme chapitre présente le modèle mathématique originaux et le logiciel de modélisation de la TG, en partant des données de catalogue (données fabricant). Les chapitres 3 et 4 présentes les modèles mathématiques et les logiciels de modélisation et d'optimisation exergétique de la chaudière de récupération (CR) avec un respectivement deux niveaux de pression de production de vapeur, dans des conditions de surface totale imposée de transfert de chaleur. Dans le chapitre 5 on fait l'analyse de sensibilité sur l'optimisation de la CR. Le chapitre 6 présente l'optimisation des CC avec des CR ayant un ou deux niveaux de pression pour la production de vapeur sans resurchauffe. La partie finale contient les conclusions de la thèseIn 1st chapter is made: a) a presentation the state of the art in gas turbines (GT) and combined cycles (CC); b) an analyze of CC which use "H" technologies. The 2nd chapter shows the original mathematical model and the computing program of GT, based on sheet data (manufacturer's data). The 3rd and 4th chapters show the mathematical models and computing programs for the heat recovery steam generator (HRSG) exergetic optimization with one and two pressure level of steam production, by imposing the total heat transfer area. Into the 5th chapter is made a sensibility analysis of HRSG optimization. The 6th chapter shows the CC optimization with HRSG which have one or two pressure level of steam production without reheating. The final section contents the closing conclusions
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Bezzina, Mohammed. "Approche statistique pour la génération de cascades optimales de colonnes de rectification avec récupération d'énergie." Toulouse, INPT, 1989. http://www.theses.fr/1989INPT007G.
Анотація:
On propose dans ce memoire une methode fondee sur une analyse statistique des populations des couts des sequences de separation pour la conception optimale de cascades de colonnes de rectification avec recuperation d'energie. Apres avoir analyse l'essentiel des travaux traitant ce probleme, on presente un algorithme permettant de coder, d'enumerer et d'evaluer toutes les sequences de separation associees a un melange donne de constituants. L'etude exhaustive des populations des couts des sequences a permis de constater leur normalite, pour des melanges comportant plus de sept constituants. Un echantillonnage effectue sur la population des couts a ensuite conduit a la determination d'une solution quasi-optimale avec un tres faible taux d'exploration de l'ensemble des solutions; l'arret de la procedure d'echantillonnage est conditionne par une certaine valeur de la probabilite d'amelioration de la solution obtenue determinee au prealable. Apres avoir optimise les pressions operatoires des colonnes grace a une correlation semi-empirique qui a ete validee par une procedure rigoureuse d'optimisation, on a effectue la recuperation d'energie au sein de la cascade par croisement des flux thermiques issus des bouilleurs et des condenseurs, afin de reduire encore le cout des sequences obtenues par echantillonnage. Enfin une etude comparative a ete menee dans le but d'apprecier l'importance de l'optimisation des pressions et de la recuperation d'energie sur le cout total des sequences de separation
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Puscasu, Onoriu. "Dispositifs innovants pour la récupération de l'énergie thermique." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0012/document.
Анотація:
Le présent travail est une contribution au domaine de la récupération de l’énergie. La conversion mise en place est faite à échelle centimétrique, les puissances électriques produites étant suffisantes pour alimenter des dispositifs à basse consommation, comme par exemple les capteurs sans fil. Une technologie innovante pour la récupération de l’énergie thermique est proposée, l’objectif étant de fabriquer des dispositifs fins, flexibles et bas coût pour une utilisation sans radiateur. Le fonctionnement choisi repose sur une conversion de la chaleur en électricité en deux étapes : thermomécanique (réalisée avec des bilames thermiques) et mécano-électrique (réalisée avec des piézoélectriques). Plusieurs prototypes ont été élaborés, aboutissant à des dispositifs matriciels flexibles, d’une épaisseur de quelques millimètres et fonctionnant sans radiateur avec refroidissement par convection naturelle. Les signaux générés sont des pics de tension qui dépassent les 10 V, pour une puissance mécanique disponible autour de 200 µW à 75°C. Plusieurs études ont été réalisées pour l'optimisation des dispositifs et la caractérisation de leurs composants. Leurs lois d’échelle ont été déduites, prédisant un gain en puissance avec la miniaturisation. Des modèles ont été proposés pour le comportement du piézoélectrique et pour le comportement thermique d’un dispositif. Les premiers cas d’usage ont été identifiés et les premiers tests ont été faits dans les environnements proposés par des potentiels utilisateursThe present work is a contribution to the domain of energy harvesting. The developed conversion is made at centimeter scale, and the generated electrical power is sufficient for low power devices, as for example wireless sensor nodes. An innovative technology for heat energy harvesting is proposed, with the goal to fabricate thin, flexible, and low cost devices for a use without a heat sink. Their working principle relies on a two-step conversion of heat into electricity: thermo-mechanical (with thermal bimetals) and mechanoelectrical (with piezoelectrics). Several prototypes have been built, resulting in flexible matrix devices that are a few millimeters thick and work without a heat sink with natural convection. The generated signals are voltage peaks above 10 V, for an available mechanical power in the order of 200 µW around 75°C. Several studies have been done for the optimization of the devices and the characterization of their components. Scale laws have been established, and predict significant power gain with miniaturization. Analytical models have been elaborated for the behavior of the piezoelectric and for the thermal behavior of a device. The first use cases have been identified, and the first tests have been performed in environments proposed by potential end users
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Zhao, Ruijie. "Analysis, simulation and optimization of ventilation of aluminum smelting cells and potrooms for waste heat recovery." Doctoral thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25771.
Анотація:
En raison des quantités d’énergie requises par la production primaire d’aluminium et le rendement relativement faible, les rejets thermiques de cette industrie sont énormes. Ils sont par contre difficiles à utiliser à cause de leur faible température. De plus, tout changement apporté pour augmenter la température des rejets peut avoir un impact important sur la production. La compréhension du transfert thermique et de l’écoulement d’air dans une cuve peut aider à maintenir les conditions de la cuve lorsque des modifications y sont apportées. Le présent travail vise à développer cette compréhension et à apporter des solutions pour faciliter la capture des rejets thermiques. Premièrement, un circuit thermique est développé pour étudier les pertes thermiques par le dessus de la cuve. En associant des résistances thermiques aux paramètres physiques et d’opération, une analyse de sensibilité par rapport aux paramètres d’intérêt est réalisée pour déterminer les variables qui ont le plus d’influence sur la qualité thermique des rejets de chaleur dans les effluents gazeux. Il a été montré que la réduction du taux de ventilation des cuves était la solution la plus efficace. Ensuite, un modèle CFD a été développé. Un bon accord a été trouvé entre les deux modèles. Deuxièmement, une analyse systématique de la réduction de la ventilation des cuves a été réalisée par la simulation CFD. Trois problèmes qui peuvent survenir suite à une réduction du taux de ventilation sont étudiés et des modifications sont proposées et vérifiées par des simulations CFD. Le premier problème, maintenir les pertes thermiques via le dessus de la cuve, peut être résolu en exposant davantage les rondins à l’air pour augmenter les pertes radiatives. Le second problème soulevé par la réduction de ventilation concerne les conditions thermiques dans la salle des cuves et une influence limitée de la ventilation est observée par les simulations. Finalement, l’étanchéité des cuves est augmentée par une réduction des ouvertures de la cuve de manière à limiter les émissions fugitives sous des conditions de ventilation réduite. Les résultats ont révélé qu’une réduction de 50% du taux de ventilation est techniquement réalisable et que la température des effluents d’une cuve peut être augmentée de 50 à 60˚C.Due to the high energy requirement and ~50% efficiency of energy conversion in aluminum reduction technology, the waste heat is enormous but hard to be recovered. The main reason lay in its relatively low temperature. Moreover, any changes may affect other aspects of the production process, positively or negatively. A complete understanding of the heat transfer and fluid flow in aluminum smelting cells can help to achieve a good trade-off between modifications and maintenance of cell conditions. The present work aims at a systematic understanding of the heat transfer in aluminum smelting cell and to propose the most feasible way to collect the waste heat in the cell. First, a thermal circuit network is developed to study the heat loss from the top of a smelting cell. By associating the main thermal resistances with material or operating parameters, a sensitivity analysis with respect to the parameters of interest is performed to determine the variables that have the most potential to maximize the thermal quality of the waste heat in the pot exhaust gas. It is found that the reduction of pot draft condition is the most efficient solution. Then, a more detailed Computational Fluid Dynamics (CFD) model is developed. A good agreement between the two models is achieved. Second, a systematic analysis of the reduction of draft condition is performed based on CFD simulations. Three issues that may be adversely affected by the draft reduction are studied and corresponding modifications are proposed and verified in CFD simulations. The first issue, maintaining total top heat loss, is achieved by exposing more anode stubs to the air and enhancing the radiative heat transfer. The second one is to verify the influence of the draft reduction on the heat stress in potroom and limited influence is observed in the simulations. Finally, the pot tightness is enhanced by reducing pot openings in order to constrain the level of fugitive emissions under reduced pot draft condition. The results have revealed that 50% reduction in the normal draft level is technically realisable and that the temperature of pot exhaust gas can be increased by 50-60 ˚C.
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Bourhaleb, Houssine. "Etude et expérimentation d'une chaîne énergétique solaire avec capteur à air, stockage thermique souterrain et récupération par pompe à chaleur." Valenciennes, 1987. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/69924e8c-5370-4c55-aef3-3e377d2fa6a1.
Анотація:
Mise au point d'un capteur solaire à air performant pour avoir des températures élevées du fluide caloporteur. Le sol constitue le réservoir de chaleur formant un accumulateur dans lequel sont enterrés des tuyaux qui constituent l'échangeur de chaleur.
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Danel, Quentin. "Étude numérique et expérimentale d'un cycle de Rankine-Hirn de faible puissance pour la récupération d'énergie." Thesis, Paris, CNAM, 2016. http://www.theses.fr/2016CNAM1091/document.
Анотація:
Ce travail de recherche est motivé par les contraintes environnementales qui imposent une réduction des émissions de gaz à effet de serre. L'objectif de cette thèse est d'explorer les possibilités de réduction de consommation des moteurs à combustion interne en les munissant d'un dispositif de récupération de chaleur. Cette étude est focalisée sur la valorisation des rejets thermiques d'installations de faible puissance. Le cycle de Rankine est la technologie qui a été sélectionnée. Une installation d'essais a été construite. Un générateur de gaz chaud simule le moteur thermique ; une part de cette chaleur est collectée par le système de récupération de chaleur et partiellement convertie en énergie mécanique. L'échangeur de chaleur a été conçu et construit en interne ainsi que la machine de détente à piston. Un modèle numérique statique validé expérimentalement pour l'évaporateur a été développé. Celui-ci permet d'explorer les performances du cycle de Rankine sur un large champ de fonctionnement. Avec des hypothèses restrictives le modèle numérique fait apparaître qu'un gain de consommation de l'ordre de 3 % à 4 % sur un tracteur agricole serait possible. Un modèle dynamique de moteur à piston adapté aux cycles de Rankine de faibles puissances a été développé pour aider à son dimensionnement. Ce modèle a permis de mettre au point un concept de machine de détente à piston avec un mécanisme de distribution simplifié. Bien qu'offrant des performances en retrait sur les machines de détente à piston à distribution commandée ce concept est à approfondir pour les systèmes de faible puissance nécessitant une simplicité de construction et un faible coûtThis research was motivated by environmental constraints which impose a reduction in greenhouse gas emissions. The aim of the thesis was to explore the possibility of reducing the consumption of an internal combustion engine using a bottom waste heat recovery system. The study focused on waste heat recovery for low power installations. The Rankine cycle technology was selected to exploit the heat source. An experimental test bench was designed and set up. A hot gas generator simulates an internal combustion engine. Part of the thermal power is absorbed by the evaporator and partially converted into mechanical power. The heat exchanger and piston expander were designed and built in-house. A numerical static model with experimental validation of the evaporator was developed. The model was used to explore the performances of the Rankine cycle over a large operating range. Under restrictive hypotheses, the numerical model showed that is possible to reduce the consumption of a tractor by about 3 to 4 %. A piston expander dynamic model was developed to assist in sizing the expander. The model was used to define a piston expander concept with a simple distribution mechanism. Although a classical distribution mechanism offers better performances, this concept is promising for systems that are simple, small-scale and low-cost
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Le, Van Long. "Étude de la faisabilité des cycles sous-critiques et supercritiques de Rankine pour la valorisation de rejets thermiques." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0117/document.
Анотація:
Ce travail de thèse concerne l’étude de la faisabilité des cycles organiques sous-critiques et supercritiques de Rankine pour la valorisation de rejets thermiques industriels à basse température. Dans un premier temps, un état de l’art des cycles ORC (acronyme anglais pour Organic Rankine Cycle) et leurs fluides de travail a été réalisé. Nous avons réalisé une comparaison préliminaire de plusieurs configurations à partir de la littérature scientifique. Dans un second temps, les méthodes d’analyse énergétique et exergétique ont été appliquées pour évaluer et optimiser les performances des cycles ORC. En effet, la seule méthode d’analyse énergétique n’est pas suffisante pour juger de la bonne utilisation du potentiel énergétique de la source de chaleur disponible correspondant à un rejet industrielle de chaleur (chaleur fatale). L’analyse exergétique, intervient en complément de l’analyse énergétique du système, afin de permettre de localiser les pertes des ressources énergétiques dans les différentes composantes du système et de déterminer leurs importances relatives et leurs causes. Une optimisation thermo-économique des installations de valorisation de rejets thermiques utilisant un cycle sous-critique ou supercritique de Rankine a été effectuée. Nos résultats montrent que la valorisation de rejets thermiques industriels à basse température (ex. source thermique de 150 °C) en utilisant un cycle ORC sous-critique est plus intéressante sur le plan énergétique que celle opérée en utilisant un cycle supercritique de RankineThis thesis concerns the feasibility study of subcritical and supercritical organic Rankine cycles for industrial waste heat recovery at relatively low temperature. Initially, a state of the art of ORCs (Organic Rankine Cycles) and their working fluids has been achieved. We conducted a preliminary comparison of several configurations from the scientific literature. In a second step, methods of energy and exergy analysis were applied to evaluate and optimize the performance of the ORCs. Indeed, sole energy analysis is not enough to access the proper use of the energy potential of the available heat source that corresponds to an industrial waste heat. Exergy analysis, in a complementary way to the energy analysis, enables us to locate the energy resources losses in the various components of the system and to determine their true magnitude and their causes. A thermo-economic optimization of waste heat recovery systems using a subcritical or supercritical Rankine cycle has been performed. According to the results, the industrial waste heat recovery at low temperature (e.g. heat source 150 ° C) using a subcritical ORC is more interesting on economic point of view than the system using a supercritical Rankine cycle
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Ndenge, Che Martin. "Contribution à l'étude d'un échangeur fluidisé à circulation auto-entretenue des solides." Compiègne, 1986. http://www.theses.fr/1986COMPI192.
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Tajmouati, Abdelall. "Etude des transferts de chaleur et de matière dans les matrices alvéolaires. Application à la récupération des métaux précieux contenus dans les catalyseurs de postcombustion automobile usages." Perpignan, 1992. http://www.theses.fr/1992PERP0131.
Анотація:
Un nouveau procede d'extraction des metaux precieux contenus dans des catalyseurs de postcombustion automobile usages a ete etudie. Il repose sur la vaporisation sous flux gazeux a haute temperature et sous atmosphere oxydante des metaux precieux et utilise une torche a plasma comme source de chaleur. Tout d'abord une etude thermodynamique theorique et experimentale a permis de montrer qu'un tel procede est raisonnablement envisageable, ensuite un dispositif experimental devant permettre l'etude de la vaporisation des platinoides a ete mis au point et caracterise. Un modele numerique a ete developpe, il permet de prevoir, en regime transitoire, les transferts de chaleur et de matiere dans un milieu alveolaire a structure reguliere. Son application au cas de l'oxydation des metaux precieux contenus dans les catalyseurs automobiles a permis de determiner les champs de temperature et de concentration des especes gazeuses dans les alveoles, et de predire la cinetique de vaporisation ainsi que l'evolution de la composition locale de la phase condensee. Enfin les resultats obtenus experimentalement sur des echantillons traites dans le dispositif realise ont ete confrontes a ceux obtenus par le modele elabore
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Hampikian, Zélia. "De la distribution aux synergies ? : Circulations locales d’énergie et transformations des processus de mise en réseau de la ville." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1001/document.
Анотація:
Au sein des discours accompagnant les volontés de transition énergétique, apparaît de manière grandissante une promotion de circulations d’énergie à des échelles infra-urbaines entre des activités diverses. Des acteurs locaux, nationaux ou transnationaux proposent par exemple de valoriser la chaleur dite « fatale », produite par de multiples activités (industries, data centers, eaux usées …). Parallèlement, on promeut le partage de productions d’énergie décentralisées entre différentes fonctions (résidentiel, tertiaire, commercial …) à des échelles allant de l’îlot au quartier. En somme, des formes de connexion entre activités urbaines pour échanger de l’énergie sont promues et les exemples de mise en œuvre se multiplient.Cette thèse propose de saisir ces connexions comme des nouvelles formes de réseaux urbains, qui se substituent ou se superposent à un modèle de grand réseau centralisé plus que centenaire, fondé sur l’efficacité technico-économique, la solidarisation du territoire et la croissance des consommations. Elle vise à comprendre ce que change l’émergence de ces circulations locales à la co-construction de la ville et des réseaux d’énergie.Pour saisir ces transformations, la thèse combine les apports de deux ensembles de travaux. D’un côté, les recherches urbaines et sociotechniques sur les réseaux permettent de saisir les reconfigurations de ces infrastructures. D’un autre, le champ de l’écologie industrielle et territoriale analyse les dynamiques qui mènent à des échanges de flux matériels entre activités humaines. La combinaison de leurs résultats permet ainsi de saisir l’objet considéré dans ses dimensions sociale, technique et métabolique, c’est-à-dire dans une perspective sociomatérielle.L’analyse se fonde principalement sur trois études de cas dont on s’attache à comprendre l’émergence, le fonctionnement et l’évolution : l’approvisionnement du réseau de chaleur de Dunkerque par une source de chaleur industrielle, la récupération de chaleur sur un data center pour approvisionner un quartier de Marne-la-Vallée et la mutualisation des productions d’énergie dans le quartier de La Confluence à Lyon. Plus largement, un regard est porté sur les reconfigurations concrètes ou proposées de l’organisation de la chaîne d’approvisionnement énergétique à la ville.Les résultats de la thèse sont de trois ordres. En premier lieu, ces mises en réseau ne sont plus motivées par la seule efficacité technico-économique de la forme réticulaire pour l’approvisionnement du territoire. Les intérêts des différents acteurs impliqués ont tous à voir avec un objectif d’optimisation de l’usage des flux : on passe ainsi d’une recherche d’efficacité technico-économique à celle d’une efficacité métabolique. En second lieu, les réseaux qui émergent de ces échanges sont instables, tout particulièrement en raison des incertitudes quant à l’évolution à court et à long terme des flux disponibles. Ainsi, ils ne reproduisent pas l’effet solidarisant permis par la stabilité des grands réseaux conventionnels. Enfin, face à ces instabilités, les acteurs proposent des évolutions qui visent à réduire les dépendances à des flux incertains. Ces évolutions ont pour caractéristique de s’appuyer sur une croissance du réseau qui ne suit plus un objectif d’universalisation. Au contraire, une forte sélection spatiale de l’extension du réseau est opérée, en fonction de la matérialité des flux perçue par les acteurs. Plutôt que d’engendrer de nouvelles consommations dans une logique d’offre, il s’agit ainsi d’intégrer de nouveaux flux déjà présents sur le territoire.En somme, la thèse montre un certain « tournant métabolique » dans le processus de mise en réseau de la ville par l’énergie. Alors que l’extension des infrastructures est pendant longtemps restée au centre des problématiques de construction des réseaux, les flux produits et consommés qui préexistent sur le territoire peuvent à présent être la motivation première de la création de connexionsWithin the framework of the ongoing energy transition objectives, energy circulations at the infra-urban level are increasingly promoted. For instance, local, national and transnational stakeholders suggest the reuse of heat currently being wasted by diverse human activities (industries, data centres, wastewaters …). Alternatively, distributed energy sharing between different urban functions (residential, services, retail …) at the urban block or district scale is promoted. In short, several forms of connections through energy exchange between urban activities are encouraged and examples of those are multiplying.The thesis offers to capture those connections as new forms of urban networks that supersede or overlap a century-old network model based on techno-economic efficiency, socio-economic and socio-spatial solidarity and consumptions growth. It aims at understanding what these local circulations change to the co-construction of cities and energy networks.To do so, the approach combines the results of two different strands of work. On the one side, urban and sociotechnical studies of networked infrastructures allow to understand the reconfigurations of those systems. On the other side, industrial ecology works analyse the dynamics that lead to material circulations between human activities. The articulation of their results makes it possible to grasp the considered object in its social, technical and metabolic dimensions, that is, in a sociomaterial perspective.The analysis is mainly based on three French case studies of which the emergence, running and evolution are investigated: industrial waste heat reuse in the heat network of the city of Dunkirk, heat extraction from a data center to be distributes the in a district of Marne-la-Vallée and energy sharing in the La Confluence district in Lyon. More broadly, suggested or implemented reconfigurations of the organisation of energy provision are reviewed.The results of the study are threefold. First, these new forms of urban network are not solely motivated by techno-economic efficiency. The interests of the stakeholders all come into alignment with an objective of optimization of energy flows uses: from techno-economic efficiency, the goal becomes metabolic efficiency. Second, the networks formed by those circulations are unstable, in particular because of the uncertainties that regard short and long term availability of energy flows. Hence, they do not reproduce the solidarities that emerge from conventional large and stable networks. Third, to reduce those instabilities, actors suggest evolutions that aim at reducing their dependencies on uncertain flows. These evolutions all result in the growth of the network, but do not follow an objective of universalisation. On the contrary, an important spatial selection is operated, according to the perceived materiality of flows by actors. Instead of leading to new consumptions in a supply rationale, the logic becomes one of existing flows integration.To sum up, the thesis shows a “metabolic turn” in the process of networking the urban through energy circulations. While infrastructures extension has long been at the centre of networks construction, pre-existing produced and consumed flows can now become the primary motivation of building connections
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Garrier, Sylvain. "Conception et simulation d'un réservoir d'hydrure de magnésium avec récupération de la chaleur de réaction à l'aide d'un matériau à changement de phase." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00940452.
Анотація:
La thèse porte sur la conception et la simulation d'un réservoir de stockage solide de l'hydrogène sous forme d'hydrure de magnésium (MgH2). La particularité du réservoir conçu réside dans sa capacité à stocker l'énergie d'absorption grâce à un matériau de changement de phase (MCP). Afin de pouvoir prouver la viabilité du système, une étude portant sur le comportement de l'hydrure de magnésium compacté lors du cyclage à été effectuée. Celle-ci montre qu'après 100 cycles, les cinétiques de réaction et les taux massiques de stockage d'hydrogène ne sont pas affectés. En revanche, un changement de morphologie important a été observé puisqu'une dilatation ainsi qu'une augmentation importante de la conductivité des matériaux composites ont été relevées. L'étude du MCP révéla l'importance de certains paramètres, en particulier la conductivité thermique et l'enthalpie de fusion. Le MCP sélectionné est un alliage métallique en composition eutectique. Celui ci est bon conducteur de chaleur, présente une enthalpie de fusion élevée et une stabilité de comportement thermique au cyclage. Le réservoir construit contient 10 kg d'hydrure de magnésium co-broyé + 5 % de Graphite Naturel Expansé. Il est capable de stocker 7000 NL d'hydrogène (625 g) en 3h. L'avantage principal du réservoir est son efficacité énergétique, puisque la chaleur stockée par le MCP à l'absorption est refournie lors de la désorption. Afin de pouvoir prédire les comportements thermiques et cinétiques des prochains réservoirs basés sur cette technologie, 2 modèles numériques utilisant Matlab et Fluent ont été développés et validés.
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Bernoux, Pierre. "Etude de la distribution d'un mélange liquide-vapeur à l'entrée des échangeurs de chaleur." Nancy 1, 2000. http://www.theses.fr/2000NAN10075.
Анотація:
La mauvaise distribution des écoulements diphasiques liquide-vapeur est à l'origine d'une diminution significative des performances thermohydrauliques des échangeurs de chaleur. Dans ce contexte, le travail présenté ici a pour objectif principal l'identification des paramètres qui gouvernent la distribution des phases dans un échangeur de chaleur à plaques. Pour ce faire, une installation expérimentale spécifique a été conçue, simulant un échangeur à plaques compact dans des conditions adiabatiques avec le réfrigérant 113. L'influence des paramètres suivants a été étudiée: titre à l'entrée de la section d'essais, vitesse massique moyennle dans les canaux, diamètre de la tubulure d'alimentation et nombre de canaux. La distribution des phases a été mesurée ainsi que les différences de pression pour chaque canal. Des observations à l'entrée de la section d'essais et dans le distributeur ont été réalisées, fournissant des renseignements sur l'évolution de la structure de l'écoulement. Parallèlement, un modèle à phases séparées est proposé pour décrire l'écoulement diphasique dans cette géométrie, et une première étude de sensibilité est exposéeMaldistribution of two-phase flow causes a significant decrease of thermal and hydraulic performance of heat exchangers. The objective of this work is the identification of the parameters which control the distribution of the phases. In order to do that, a specific experimental set-up has been designed to simulate a compact heat exchanger working in adiabatic conditions with refrigerant 113. The effects of the following parameters have been studied : inlet mass quality, mean mass velocity, nozzle inlet diameter and number of channels. The distribution of the phases and the pressure drops have been measured in each channel. Flow pattern at the inlet of the test-section and in the inlet manifold has been observed and has given information about the two-phase flow shucture evolution. Simultaneously, a separated phase model is proposed to describe the two-phase flow in this geometry. A first sensitivity study is presented
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Seck, Gondia. "Modélisation prospective de l'industrie diffuse pour l'évaluation de l'impact de politiques de Maîtrise De l'Énergie (MDE) à partir du générateur de modèle TIMES : la récupération de chaleur par Pompes à Chaleur (PAC) dans l'industrie agroalimentaire." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00662459.
Анотація:
L'augmentation des prix de l'énergie due à la raréfaction des énergies fossiles et la prise en compte des impacts environnementaux rend inéluctable l'engagement des industriels dans une démarche de maitrise de leurs consommations énergétiques et leurs émissions. L'Industrie Diffuse (ID), par opposition aux IGCE, est de plus en plus importante sur le plan économique, énergétique et environnemental. Elle devient ainsi une cible prioritaire d'autant plus que l'on constate qu'elle a été peu traitée dans les analyses énergétiques malgré l'intérêt des politiques en matière d'efficacité énergétique et le nombre considérable d'articles et de livres sur l'énergie. Comment quantifier alors l'implication de l'ID dans la contrainte réglementaire liée au changement climatique ? Quelles technologies et politiques à mettre en œuvre pour contribuer aux objectifs fixés par les plans d'actions pour l'efficacité énergétique ?Le travail de cette thèse repose ainsi sur une optimisation technico-économique de la chaine énergétique, à partir du modèle " bottom-up " de TIMES, dans une approche prospective pertinente des conséquences énergétique et environnementale de politiques MDE dans l'ID. Ce modèle s'appuie notamment sur une représentation par usages à l'inverse des IGCE du fait de l'inadaptabilité de l'approche produit/procédé. Dans ce cadre, l'analyse de la valorisation de la chaleur perdue en sortie des procédés à travers le déploiement de PAC dans l'agroalimentaire a été réalisée.Le recours à la modélisation prospective permet notamment d'observer le profil technologique et le timing des investissements des PAC en réponse à des contraintes énergétiques ou de mesures incitatives dans le cadre de Certificat d'Économie d'Énergie ou de valorisation des émissions de CO2. Il peut mettre aussi en lumière, d'une part, une possibilité d'étude sur un ajustement incrémentiel d'une taxe sur les émissions par les autorités de régulation pour atteindre leurs objectifs environnemental et énergétique sur le court, moyen et long-terme. D'autre part, il constitue un bon outil d'aide à la décision en déterminant des coûts différenciés d'économies d'énergie dans le cadre d'investissements de technologies MDE pour un meilleur criblage sectoriel.
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Seck, Gondia Sokhna. "Modélisation prospective de l'industrie diffuse pour l'évaluation de l'impact de politiques de Maîtrise De l'Énergie (MDE) à partir du générateur de modèle TIMES : la récupération de chaleur par Pompes à Chaleur (PAC) dans l'industrie agroalimentaire." Thesis, Paris, ENMP, 2012. http://www.theses.fr/2012ENMP0001/document.
Анотація:
L'augmentation des prix de l'énergie due à la raréfaction des énergies fossiles et la prise en compte des impacts environnementaux rend inéluctable l'engagement des industriels dans une démarche de maitrise de leurs consommations énergétiques et leurs émissions. L'Industrie Diffuse (ID), par opposition aux IGCE, est de plus en plus importante sur le plan économique, énergétique et environnemental. Elle devient ainsi une cible prioritaire d'autant plus que l'on constate qu'elle a été peu traitée dans les analyses énergétiques malgré l'intérêt des politiques en matière d'efficacité énergétique et le nombre considérable d'articles et de livres sur l'énergie. Comment quantifier alors l'implication de l'ID dans la contrainte réglementaire liée au changement climatique ? Quelles technologies et politiques à mettre en œuvre pour contribuer aux objectifs fixés par les plans d'actions pour l'efficacité énergétique ?Le travail de cette thèse repose ainsi sur une optimisation technico-économique de la chaine énergétique, à partir du modèle « bottom-up » de TIMES, dans une approche prospective pertinente des conséquences énergétique et environnementale de politiques MDE dans l'ID. Ce modèle s'appuie notamment sur une représentation par usages à l'inverse des IGCE du fait de l'inadaptabilité de l'approche produit/procédé. Dans ce cadre, l'analyse de la valorisation de la chaleur perdue en sortie des procédés à travers le déploiement de PAC dans l'agroalimentaire a été réalisée.Le recours à la modélisation prospective permet notamment d'observer le profil technologique et le timing des investissements des PAC en réponse à des contraintes énergétiques ou de mesures incitatives dans le cadre de Certificat d'Économie d'Énergie ou de valorisation des émissions de CO2. Il peut mettre aussi en lumière, d'une part, une possibilité d'étude sur un ajustement incrémentiel d'une taxe sur les émissions par les autorités de régulation pour atteindre leurs objectifs environnemental et énergétique sur le court, moyen et long-terme. D'autre part, il constitue un bon outil d'aide à la décision en déterminant des coûts différenciés d'économies d'énergie dans le cadre d'investissements de technologies MDE pour un meilleur criblage sectorielThe growing energy prices due to the rarefaction of the fossil fuels and the consideration of the environmental impacts makes inevitable the involvement of industrials to promote energy efficiency policy and emissions reductions. We notice that the Non-energy intensive industry (NEI), by opposition to the energy intensive industry (EI), is expected to play an important role because of their economic and energy importance and its relatively high growth rate. It becomes then a priority target especially since it has been neglected in energy analysis despite the continuing policy interest in energy efficiency and the many reports and book written on the topic. How can NEI contribute effectively to the reduction of the energy consumptions and the CO2 emissions? Which technologies and/or policies should be implemented to reach these objectives?This PhD work is then based on a technical economic optimization of the sectoral energy system, by using a “bottom-up” model with TIMES framework, in a relevant prospective approach of the energy and environmental consequences of MDE policies in NEI. This model relies on a representation by energy end-uses contrary to the EI because of the unsuitability of the approach product/process. As part of this, we analyzed the industrial heat recovery on processes through the deployment of HP in Food & Drink industry, the most important NEI's sector.Then, this prospective modelling allows observing the shape of investments of HP in response to energy constraints or incentive policies within the mechanism of Energy Savings Certificate or valuation of CO2 emissions. It can give, on one hand, a possibility of study which giving the different adjustment of a tax on gas emissions by the authorities of regulation to reach their environmental and energy objectives in NEI over a medium or long-term horizon. On the other hand, it is very useful as a good decision-making tool by determining differentiated costs for energy savings within the investments of efficient technologies at the highest level of disaggregation for a better sectoral screening
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Soupart-Caron, Adèle. "Stockage de chaleur dans les matériaux à changement de phase." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAI078/document.
Анотація:
Cette étude concerne la compréhension des mécanismes de transfert de chaleur et le développement d’un système de stockage pour la valorisation de la chaleur fatale industrielle. L’utilisation de Matériaux à Changement de Phase (MCP) permet d’atteindre une densité énergétique élevée et de restituer la chaleur à température constante. Cependant, leur faible conductivité thermique impose d’améliorer les transferts thermiques, notamment par l’utilisation d’échangeurs à surface augmentée. Le but est de comprendre le comportement de tels échangeurs en régime transitoire au contact de MCP. Une étude expérimentale à basse température, où quatre échangeurs de type tube-calandre ont été testés avec différentes orientations (horizontale/verticale) et injections (haut/bas), a mis en évidence des phénomènes de transfert thermique importants, comme la convection naturelle à la charge et la contraction volumique à la décharge. Ces observations ont été validées par un modèle CFD tridimensionnel. Une méthode de comparaison des performances basée sur un calcul d’énergie par le biais d’un maillage expérimental est proposée et permet de sélectionner un échangeur selon les critères de densités énergétiques, de temps caractéristique et de coût. Trois MCP, envisagés pour l’application, ont alors été testés à température réelle (100-200 °C) au contact d’un échangeur tube inox à ailettes transverses en aluminium pour évaluer leur cyclabilité et comparer leur comportement. Le mélange de sels, H105 (Tfusion = 122 °C), n’est pas retenu pour l’application à cause de sa faible densité énergétique (≈ 56 kWh/m3) et sa plage de fusion trop étalée. L’acide sébacique (Tfusion = 132 °C) a un comportement répétable au cours des cycles et une densité énergétique plus élevée (≈ 66 kWh/m3). L’alcool de sucre, l’érythritol (Tfusion = 118 °C), présente de bonnes thermo-physiques (128 kWh/m3) mais la maîtrise de sa cristallisation est un point clé pour l’utiliser en tant que MCPThis PhD thesis deals with the understanding of the heat transfer mechanisms and with the development of thermal energy storage system for the industrial waste heat recovery application. The use of Phase Change Materials (PCM) is attractive for its high storage density and its possibility to deliver heat at constant temperature. However, the PCM low thermal conductivity leads to develop heat transfer improvement methods, such as heat exchangers with increased heat transfer surface. The goal is to characterize the behavior of such heat exchangers An experimental study, where four several heat exchangers have been tested with different orientations (horizontal/vertical) and injection types (upward/downward), highlighted the impact of natural convection during the melting process and the volume contraction one during the solidification. These results have been validated through a 3D numerical model. A performance comparison method based on an energy calculation through an experimental mesh is proposed and enables to select a heat exchanger on criteria such as the storage density, the characteristic time and the cost. Three PCM, adapted to our application, have been tested at the intended temperature (100-200 °C) by integrating them into a storage system made of a stainless steel tube with aluminum circular fins. Their ability to resist to repeated cycles has been assessed and their behavior has been compared. The salts mixture, H105 (Tmelting = 122 °C), is not selected for the application because of it low storage density (≈ 56 kWh/m3) and its large melting area. The sebacic acid (Tmelting = 132 °C) has a repeatable behavior with cycles and a higher storage density (≈ 66 kWh/m3) and is appropriate as storage material. The sugar alcohol, erythritol (Tmelting = 118 °C), has good thermo-physical properties (128 kWh/m3) but the crystallization control is a key point to use it as a PCM
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Sayah, Haytham. "Récupération de l'énergie des solides massifs : cas d'acier de la coulée continue." Thesis, Paris, ENMP, 2012. http://www.theses.fr/2012ENMP0111.
Анотація:
La production d'acier fait partie des productions mondiales les plus consommatrices d'énergie. L'état de l'art montre que les brames, après la coulée continue, sont refroidies à l'air libre de 900 °C à la température ambiante. Durant ce processus 540 MJ/tonne d'acier sont perdues. Cette thèse a permis de définir une méthode et un équipement aptes à extraire de l'énergie à haute valeur exergétique lors du refroidissement.Deux voies de récupérations sont présentées. La première voie est via un cycle thermodynamique direct. Le cycle choisi pour cette voie est le cycle de Hirn avec resurchauffe ayant un rendement global de 30 % produisant 10 MW de puissance électrique. La deuxième voie est via un système indirect utilisant le SYLTHERM 800 comme fluide caloporteur entre la brame et un cycle ORC, fonctionnant avec du R-245fa et avec un rendement globale de 17,6 %. Dans les deux configurations, les transferts thermiques choisis sont la conduction et le rayonnementUn banc d'essais, dimensionné utilisant la technique de similitude, a permis d'étudier les transferts thermiques intervenant dans l'équipement de récupération. La variation de la résistance de contact à l'interface brame-sole est étudiée en fonction de la température ainsi que le comportement thermique de l'échangeur de conduction. L'étude thermodynamique ainsi que l'étude thermique ont permis d'effectuer un pré-dimensionnement de l'équipement de récupération pour les deux configurations étudiées.Un modèle numérique utilisant la méthode des réseaux de composants est élaboré. Ce modèle est capable de reproduire les mêmes phénomènes physiques que ceux intervenant dans l'équipement de récupérationSteel production industry is one of the most energy consuming sectors. The state-of-the-art indicates that steel slabs leaving the continuous casting process are cooled without energy recovery by radiating to the atmosphere and convection. Not only a large amount of energy is wasted but this type of cooling is time consuming. During the cooling process of steel slabs from an initial temperature of approximately 900°C to outdoor air temperature, 580 MJ per ton of steel are wasted. This study has defined a method and an equipment capable of extracting the energy at high exergy value during cooling.The energy could be recovered using two different systems. The first is a direct thermodynamic generation cycle. The selected direct cycle is the Hirn cycle with intermediate reheating having an overall efficiency of 30 % and producing about 10 MW electric power. The second is an indirect system using SYLTHERM 800 as an intermediate heat transfer fluid between the metal slabs and an organic Rankine cycle using R-245fa as a working fluid with 17.6 % efficiency and producing about 6 MW. In both systems the dominant heat transfers to recover heat are conduction for the floor heat exchanger and radiation for the ceiling heat exchanger.A test bench was mounted, using a similitude technique, to study heat transfers. The variation of the thermal contact resistance as a function of the contact temperature is studied as well as the thermal behaviour of the conduction heat exchanger. The thermodynamic and the thermal studies led to a preliminary design of the recovery equipment.A numerical model is developed using the component interaction network. This model can reproduce the same physical phenomena taking place in the recovery equipment
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Di, Cairano Luca. "Etude d'un système réversible climatisation/cycle Rankine organique : application au cas du véhicule terrestre." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM066.
Анотація:
La récupération de chaleur dans les véhicules est une solution prometteuse permettant de réduire la consommation du moteur et de ses émissions. Les fortes contraintes de poids, compacité et coût présentes dans le domaine automobile empêchent l’intégration d’un système de récupération de chaleur dans le véhicule. Une solution proposée dans ce travail consiste en un système de multi-génération appelé ReverCycle. Ce dernier fonctionne avec trois modes: climatisation à compression de vapeur, cycle de Rankine Organique (ORC) et cycle de réfrigération à éjecteur. Le système peut assurer un seul mode de fonctionnement à la fois. Les avantages du système sont sa compacité et son coût réduit étant donné la possibilité d’exploiter les composants du système de climatisation déjà présents dans le véhicule. En effet, le compresseur scroll de la climatisation peut être converti en machine réversible compresseur/turbine et le condenseur peut être mutualisé pour les trois modes de fonctionnement. Une double démarche de modélisation et d’expérimentation a été menée pour évaluer le potentiel de réduction de la consommation de ReverCycle et pour vérifier sa faisabilité technique. Un modèle global du véhicule a été développé pour reproduire les conditions de fonctionnement dynamique du véhicule et pour décrire l’interaction entre ses différents sous-systèmes. Le modèle a ensuite permis de calculer le gain en consommation moyenné sur une année pour différentes régions climatiques. Deux différentes architectures de véhicules ont été étudiées : un véhicule conventionnel et un véhicule hybride série. Pour un véhicule conventionnel, le gain en consommation maximal est obtenu dans un climat océanique (e.g. Paris) avec une valeur de 2,1% avec un démarrage à chaud du moteur et 1,3% avec un démarrage à froid. Le cycle de conduite de référence pour l’évaluation du gain est le cycle WLTC (Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycles). Dans le cas du véhicule hybride série, le gain en consommation maximal est obtenu dans un climat continental (e.g. Moscou) avec une valeur de 2,2% avec un démarrage à chaud du moteur et 1,2% avec un démarrage à froid. La réalisation d’une preuve de concept de ReverCycle a permis de valider sa faisabilité technique. Les essais se sont focalisés surtout sur le mode de fonctionnement en ORC. Les résultats des essais ont montré un rendement maximal de récupération pour le cycle de 3,9% sur un point de fonctionnement stabilisé. Le rendement maximal moyenné sur un cycle dynamique, représentatif des conditions opératoires sur un véhicule conventionnel, a été de 3,3%In a light duty vehicle, waste heat recovery is a promising solution for reducing engine fuel consumption and emissions. The strong compactness, weight and cost requirements of the automotive sector are preventing the integration of waste heat recovery systems in vehicles. This work is proposing as a possible solution a multi-generation system called hereafter ReverCycle. ReverCycle is a system with three operating modes: vapor compression air conditioning, Organic Rankine Cycle (ORC) and ejector refrigeration cycle. The system can provide one function at a time. ReverCycle advantages are its compactness and cost since it is possible to exploit the vehicle air conditioning components. This means that the air conditioning scroll compressor is converted into a reversible compressor/expander machine and the condenser is mutualized for the three operating modes. The calculation of the fuel economy and the technical feasibility of the system are investigated combining a modeling approach with experimental activity. A global vehicle model reproduces the vehicle dynamic working conditions and the interaction between the different vehicle sub-systems. The model estimates the annual average fuel economy for different climatic regions. Two different vehicle architectures are investigated: a conventional vehicle and a series hybrid vehicle. For a conventional vehicle the maximum fuel economy is obtained in an oceanic climate ( e.g. Paris) with a 2.1% improvement at a hot start initial condition for the engine and 1.3% improvement at a cold start initial condition. The reference driving cycle for the fuel economy evaluation is the WLTC (Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycles). For a series hybrid vehicle the maximum fuel economy is obtained in a continental climate ( e.g. Moscow) with a 2.2% improvement at a hot start initial condition for the engine and 1.2% improvement at a cold start initial condition. The realization of ReverCycle proof of concept has allowed validating its technical feasibility. Experimental tests have mainly focused on the ORC operating mode. The experimental results show that the maximum cycle efficiency is 3.9% for a steady-state point. The average maximum cycle efficiency over a dynamic cycle, equivalent to a typical conventional vehicle operating mode, is 3.3%
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Ayachi, Mohamed Fadhel. "Intégration des cycles de Rankine organiques dans la valorisation de la chaleur fatale industrielle à basses et moyennes températures." Perpignan, 2013. http://www.theses.fr/2013PERP0002.
Анотація:
Le contexte énergétique et climatique actuel a profondément modifié les paradigmes des recherches en énergétique. Les systèmes énergétiques sont réexaminés et reconçus en vue d'améliorations radicales de leur efficacité énergétique et environnementale. C’est dans ce contexte et dans le cadre du projet ANR - EESI - ENERCO_LT que s’inscrit cette thèse. Elle s’articule autour de deux axes principaux. Le premier axe consiste en l’analyse exergétique et l’optimisation des cycles de Rankine organiques pour la valorisation des chaleurs fatales industrielles contenues dans des effluents gazeux secs et humides à basses et moyennes températures. Par l’optimisation thermodynamique, les potentiels de valorisation d’une large palette de corps purs et mélanges de fluides sont évalués pour différentes conceptions architecturales et ont permis d’indiquer comment on peut parvenir à réunir à la fois une performance élevée, des conditions opératoires acceptables et des impacts environnementaux faibles. Suite à cela, une méthode d’optimisation technico-économique est développée et fait intervenir le concept de système équivalent. Le second axe de cette thèse concerne l’adaptation à l’échelle du pilote du projet (5 kW), l’étude expérimentale et la modélisation de deux types de machines de détente : une machine volumétrique spiro-orbitale et une machine dynamique radiale centripèteNowadays, the gradual depletion of fossil fuels combined with constraints on emissions of greenhouse gases have radically modified the research paradigms and led to increasingly restrictive standards for heavy industry in terms of energy consumption and environmental impact. In that context, this PhD has been performed in the framework of the ANR - EESI - ENERCO_LT project. It is structured around two main axes. The first axis consists of the exergy analysis and the optimization of Organic Rankine Cycles for waste heat recovery from dry and wet flue gases available at low and medium temperatures. By thermodynamic optimization, the recovery potential of a wide range of pure fluids and blends are assessed for various designs and have allowed to indicate how we can meet high efficiency, acceptable operating conditions and environmental friendly objectives. Subsequently, a technical and economic optimization method is developed. This later is based on the equivalent system concept. The second axis regards the retrofitting at the pilot scale (5 kW), the experimental study and the modeling of two expander types: a positive displacement scroll machine and a dynamic radial-inflow turbine
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Besbes, Karim. "Pompes à chaleur à haute température récupérant la chaleur sur des buées ou de la vapeur d'eau à moyenne température." Thesis, Paris, ENMP, 2015. http://www.theses.fr/2015ENMP0091/document.
Анотація:
La pompe à chaleur industrielle très haute température (PAC THT) à compression mécanique de vapeur, fonctionnant à l'électricité, figure parmi l'une des technologies innovantes les plus efficaces permettant de valoriser les rejets thermiques industriels à basse et moyenne température (<90 °C). Néanmoins, compte tenu des besoins industriels actuels de chaleur, les niveaux de température cible atteignable par les PACs restent trop faibles et freinent fortement son implantation. Les procédés de séchage, dans leur grande majorité, rejettent des buées ou de la vapeur d'eau à moyenne température (50 °C-90 °C) et ont des besoins de chaleur à très haute température (110 °C-150 °C). Le grand écart de température entre la source et le besoin de chaleur ainsi que le niveau de température du besoin, font qu'aujourd'hui envisager l'intégration d'une PAC dans ce type de procédés relève d'un défi énergétique et technologique particulièrement intéressant, dont l'enjeu économique est considérable. Les présents travaux de recherche envisagent à l'aide d'une méthodologie générique d'optimisation de cycles thermodynamiques basée sur la minimisation de la production d'entropie dans les échangeurs de chaleur de déceler les architectures de PACs les plus efficaces d'un point de vue énergétique. L'analyse théorique a permis de déceler la haute efficacité énergétique des architectures transcritiques de PACs dans des conditions de grands glissements de température entre l'entrée et la sortie du besoin de chaleur. Le développement d'un démonstrateur de PAC transcritique très haute température fonctionnant au R32 (PAC T-THT R32) a permis d'une part de démontrer la faisabilité technique d'une PAC, pouvant atteindre la température cible de 120 °C en partant de 60 °C avec une source de chaleur disponible à 50 °C, et d'autres part de démontrer sa haute efficacité énergétique (COP = 4)The mechanical vapour compression high temperature heat pump for industry using electricity is one of the most effective innovative technologies to recover the industrial waste heat at low and medium temperature (<90°C). However, given the current industrial heat needs, the heat pump target temperature levels remain too low and slow strongly its implantation. Overwhelmingly, the drying processes reject saturated moist air at middle temperature (50°C-90°C) and have heat needs at very high temperature (110°C-150°C). The large temperature difference between the source and the heat need and the level off temperature that is needed, today, makes the heat pump integration in such processes an interesting energy and technological challenge, whose economic stake is considerable. The present works tackle, with a generic methodology of thermodynamic optimisation cycles based on the entropy minimization in the heat exchangers, to identify the most efficiency heat pump architectures from an energy point of view. The theoretical analysis allowed to detect the transcritical heat pump architecture, in conditions of high temperature glides between the inlet and the outlet of the heat need. The development of a transcritical high temperature heat pump demonstrator using the R32 as working fluid allowed to demonstrate the technical feasibility of a heat pump that can reach the target temperature of 120°C from 60°C with an available heat source at 50°C, and to demonstrate its high energy efficiency (COP = 4)
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Cremieux, Marie-Adélaïde. "Etude de l’impact de la rugosité et de différentes structurations de surface sur le transfert de chaleur dans les passages condensation des vaporiseurs-condenseurs cryogéniques." Thesis, Paris, HESAM, 2021. http://www.theses.fr/2021HESAC032.
Анотація:
L’objectif de ce projet de recherche est d’approfondir les connaissances actuelles sur les mécanismes mis en jeu lors de la condensation de diazote (pur ou en présence d’incondensables), en vue d’arriver, à terme, à développer des corrélations et/ou une approche théorique permettant de mieux modéliser ces phénomènes. Ces connaissances conduiront à proposer des voies d’optimisation de la conception des équipements en condition industrielle. Pour ce faire, un dispositif expérimental permettant l’étude du coefficient d’échange local de chaleur par condensation, dans des conditions contrôlées (et pertinentes pour les procédés visés), sera montéThe aim of this research project is to deepen current knowledge of the mechanisms involved in the condensation of nitrogen (pure or in the presence of non condensable gases) with a view to developing correlations and / or a theoretical approach allowing to better model these phenomena. This knowledge will lead to propose ways of optimizing the design of the equipments in industrial condition. In order to do this, an experimental device allowing the study of the local heat transfer coefficient, during condensation, under controlled (and relevant) conditions will be mounted
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Nowicki, Cassandre. "Inventaire thermo-énergétique d'une aluminerie et évaluation du potentiel de récupération et d'intégration des rejets thermiques." Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/29385/29385.pdf.
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Giraud, Loïc. "Modélisation dynamique et gestion avancée de réseaux de chaleur." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAT111.
Анотація:
Les Réseaux de Chaleur (RdC) connaissent un nouvel essor en France qui s’explique par leur capacité à valoriser, à un prix raisonnable, des énergies bas carbone dans les domaines du chauffage et de l’eau chaude sanitaire aujourd’hui fortement émetteurs de CO2. L’amélioration du contrôle de ces systèmes complexes est un enjeu clé pour accroître leur compétitivité et favoriser leur développement. Cette thèse s’intéresse à la gestion par commande optimale des RdC. Pour cette application, nous avons développé et évalué un algorithme qui, à partir d’une prévision de la demande, optimise l’utilisation des différents moyens de production ainsi que la température de départ et la pression différentielle. Par rapport aux systèmes existants, les originalités de notre solution sont de tirer pleinement partie des capacités de stockage thermique dans le réseau et de déterminer le meilleur compromis entre coûts liés au pompage et pertes thermiques. Cette thèse débute par un travail de modélisation dynamique réalisé à l’échelle composant. En nous appuyant sur une démarche de validation expérimentale, nous avons systématiquement recherché le meilleur compromis entre précision et efficacité numérique (Chapitre 1). Le cas d’étude, décrit dans le Chapitre 2, est un RdC virtuel à l’échelle d’un quartier, représentatif du cas Grenoble. Pour le développement du système de gestion avancée, nous présentons ensuite une version linéarisée du modèle de réseau de distribution que nous intégrons à un optimiseur en suivant le formalisme de la programmation linéaire mixte. L’algorithme de gestion proposé est ensuite décrit (Chapitre 3). Il associe un modèle dynamique non-linéaire et l’optimiseur précité. L’objet du quatrième chapitre est l’évaluation des performances de notre algorithme par la simulation et la comparaison à des méthodes de contrôle existantes. Enfin, un dernier chapitre étudie la robustesse de l’algorithme en condition de commande réelle, c’est-à-dire en tenant compte de différentes sources d’incertitudeDistrict Heating (DH) are currently fast-growing in France. This situation is explained by their ability to exploit and disseminate massively, at a reasonable price, energy sources with low CO2 contents in the sectors of space heating and domestic hot water production, nowadays strongly emitters of greenhouse gases. Improving the control of these complex energy systems is a key issue for increasing their competitiveness and promote their development.This thesis focuses on the optimal control of DH systems. For this application, we have developed and tested an algorithm that optimizes, given a load prediction, the use of the production means, the supply temperature and the differential pressure. Compared to existing methods, the original features of the developed solution are to fully exploit the thermal storage capacity of the network and to determine the best compromise between costs for pumping and heat losses.This thesis begins with a work on dynamic modeling carried out at the component scale. Based on an experimental validation approach, we systematically sought the best compromise between accuracy and computational efficiency (Chapter 1). The case study, described in Chapter 2, is a virtual DH at the district scale, representing the Grenoble case. For the development of the advanced control system, we then present a linearized version of the distribution network model that we integrate into an optimizer relying on Mixed Linear Programming. The proposed control algorithm is described in Chapter 3. It combines a nonlinear dynamic model and the aforementioned optimizer. The topic of the fourth chapter is the evaluation of the performance of our algorithm by simulation and comparison with existing methods of control. A final chapter examines the robustness of the algorithm in real control conditions considering various sources of uncertainty
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Garnier, Cédric. "Contribution à l'optimisation de la puissance thermique disponible en régime transitoire pour le confort dans une automobile." Nantes, 2007. http://www.theses.fr/2007NANT2157.
Анотація:
L'évolution des normes environnementales et la hausse du prix des carburants ont nécessité le développement de moteurs automobile plus efficaces. L'amélioration du rendement des moteurs permet une diminution de la cylindrée et de la consommation, mais diminue la quantité de chaleur évacuée dans le circuit de refroidissement. Le déficit thermique ainsi créé pénalise le chauffage de l’habitacle. Les équipementiers ont alors recours à des systèmes de chauffage additionnels, permettant de combler ce déficit lors des phases thermiques transitoires (démarrages à froid, déplacements urbains). Ce travail de recherche propose le développement d'un système de chauffage additionnel innovant, utilisant le principe de récupération de chaleur sur les lignes d'admission ou d'échappement. Un modèle de combustion zéro-dimensionnel est développé pour la prédiction des performances du moteur et des émissions polluantes. Son couplage à un modèle thermique de l'ensemble du groupe motopropulseur par méthode nodale, permet la prédiction de la température d'air soufflé dans l'habitacle, en fonction de la stratégie de chauffage étudiée et des conditions de roulage du véhicule. Ce modèle global est validé à partir d’essais réalisés en soufflerie climatique. La simulation de différents systèmes innovants, et la comparaison des résultats aux performances de systèmes référencés sur le marché ont permis de mettre en avant le réel potentiel de récupération de chaleur sur la ligne d'admission. Un gain de 28°C sur l’air soufflé et une baisse de consommation de 18% sont par exemple obtenus face aux résistances électriques conventionnellesHigh efficiency automotive engines have been developed to cope with the fuel price rising and air pollution standards evolution. High efficiency combustion leads to reduced engine capacity and fuel consumption for the same performance, but also contributes decreasing the available thermal power for the car cabin heating system. Car parts manufacturers so propose additional heating systems to compensate for the thermal deficit and ensure passengers’ confort during thermal transient periods (cold start, urban driving). The goal of this work is to develop a new additional heating system using heat recovery on admission and exhaust lines. A zero-dimensional combustion model is developed for engine performance and emissions prediction. A thermal simulation software using nodal method to describe heat transfer between the engine components (water loop, oil loop, engine block. . . ) is coupled with the combustion model. The global model is therefore able to predict the car cabin blown air temperature, depending on vehicle characteristics, heating strategies and driving cycles. The software is validated by comparison of numerical results with experimental measurements realised on a car placed in a climatic wind tunnel. Simulations of different new heating systems are finally used to identify the best solution, compared to existing technologies, taking into account environmental and economical objectives. This highlights the significant potential of heat recovery on the engine admission line. An increase of 28°C of the blown air temperature and a decrease of 18% of the fuel consumption are obtained compared to conventional electric heaters