Academic literature on the topic 'Compression mécauique de vapeur'

Les fluides de coupe usés générés par l'Industrie Mécanique sont éliminés par Evapo-Incinération. Le coût d'élimination peut être réduit par évaporation de l'eau contenue dans les fluides de coupe. Nous proposons l'utilisation d'une méthodologie de sélection intégrée des procédés d'évaporation, en vue de réduire le coût de traitement, le volume d'effluent et d'orienter la phase aqueuse produite vers le rejet ou la réutilisation. Ce modèle global propose de relier les critères aux paramètres de contrôle des procédés. Les principaux critères étudiés pour les procédés Compression Mécanique de Vapeur (CMV), Pompe A Chaleur (PAC) et Tube à Passage de Courant (TPC) sont : la qualité de la phase aqueuse, l'efficacité de séparation, la performance technique et la performance économique. L'opération de concentration par évaporation sous vide donne des résultats positifs et prometteurs. La vision globale du procédé, supportée par l'approche intégrée, montre que l'aspect économique est important pour améliorer les techniques existantes. Le traitement des fluides usés en interne se présente comme une alternative favorable pour l'économie de la ressource hydrique. Le projet assimile la notion de développement durable en évaluant les techniques qui permettront à un secteur industriel de réaliser sa production tout en protégeant l'environnement et les ressources naturelles.

Dans cette étude, un modèle dynamique complet d'un système frigorifique domestique à compression de vapeur et un outil d'analyse exergétique en régime dynamique sont développés, en vue de diminuer la consommation énergétique. Le système est constitué d'un compresseur, d'un condenseur, d'un tube capillaire diabatique, d'un évaporateur, d'un échangeur liquide-vapeur et d'une armoire d'isolation. Le modèle des échangeurs est basé sur les équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie. Il tient compte du changement de phase du fluide frigorigène et des variations temporelle et spatiale des paramètres. La méthode des volumes finis et l'algorithme simple c sont appliqués dans la résolution numérique. Le modèle du tube capillaire diabatique est un modèle distributif qui intègre l’échange thermique dans l’échangeur liquide-vapeur, le débit critique et la détente du fluide frigorigène à la sortie en condition critique. Le modèle du compresseur hermétique prend en compte l'effet de l'huile et les échanges thermiques à l’intérieur du compresseur. Le modèle de l'armoire d'isolation est établi en considérant le couplage de la convection naturelle et du rayonnement. Après la modélisation de tous les composants, une nouvelle méthode de couplage des modèles de composants du système est proposée. Cette méthode de résolution du modèle couple du système présente une auto-convergence basée sur le bilan de masse des échangeurs et des caractéristiques du compresseur et du tube capillaire. Une méthode de détermination des conditions initiales à partir de la charge en fluide frigorigène du système est également présentée. Elle permet d'optimiser la charge en fluide frigorigène en régime dynamique pour un domaine de fonctionnement donne. Afin de mieux comprendre les comportements transitoires du système, un bilan exergétique pour l'ensemble du système en régime dynamique est établi. Le bilan exergétique permet de localiser et de quantifier instantanément les pertes exergétiques dans le système et ainsi de mettre en évidence les améliorations potentielles. Un rendement exergétique du système frigorifique est défini de façon à caractériser instantanément le degré de perfection de fonctionnement du système frigorifique par rapport au système réversible correspondant. Le modèle dynamique du système et l'outil d'analyse exergétique sont appliqués à un réfrigérateur domestique fonctionnant au r134a
In this thesis, a dynamic simulation model and a dynamic exergy analysis of a domestic vapour compression refrigerating system are developed, in order to decrease system energy consumption. The system consists of a compressor, a condenser, a diabatic capillary tube, an evaporator, a capillary tube-suction line heat exchanger and an insulation cabinet. The mathematical model of exchangers is based on mass, momentum and energy conservation equations, in which the refrigerant phase change and the transient and distributive parameters are introduced. The Control-volume formulation and the "SIMPLE C" algorithm are applied in the numerical solutions. The diabatic capillary tube model is distributive and include heat exchange in the tube-suction line exchanger. The critical flow and refrigerant discharge at capillary tube outlet are taken into account. The hermetic compressor model includes lubricant oil effect and heat exchange inside the compressor. The coupling of natural convection and radiation is taken into account in the insulation cabinet model. Once component models have been established, a new iterative solution method for coupling system model is developed. This method presents a "self-convergence" based on the mass balance of exchangers and on compressor and capillary tube characteristics. A method to determine the initial conditon from the refrigerant charge is presented as well. It enables to optimize the system refrigerant charge dynamically over a given operational range. In order to analyze system transient behaviour, a dynamic exergy balance of the refrigeration system has been established. This exergy balance enables to localize and quantify instantaneously system exergy losses, and thus shows the possible system performance improvement. An exergy efficiency for refrigeration system has been defined in order to characterize the thermodynamic perfection of the system in comparison with a correspondent reversible system. The dynamic simulation model and exergy analysis have been used on a domestic regrigerator working with R134a

L'optimisation d'une machine frigorifique ou d'une pompe à chaleur peut être envisagée sur un plan purement technique par analyse du cycle thermodynamique et localisation des principales sources d'irréversibilités. On peut améliorer cette optimisation de type exergétique, en introduisant des paramètres économiques. La méthode thermo-économique consiste alors à affecter à chaque élément une fonction principale de production essergétique. Le coût unitaire de ces produits essergétiques est ensuite optimisé au niveau de chaque élément puis de l'ensemble. Notre travail a consisté dans une première partie, à comparer, sur le plan exergétique et à l'aide de cycles simples, 1 ' efficacité de différents fluides frigorigènes, puis à réaliser une modélisation complète du fonctionnement d'une machine frigorifique à compression, en vue de son intégration au modèle thermo-économique. L'étude des ressources et des produits essergétiques des différents ·composants, leurs coûts d'investissement et d'exploitation et les bilans économiques complètent le modèle. Une application à l'analyse du comportement thermo-économique d'une machine frigorifique particulière complète ce travail
The optimisation of a refrigeration compression machine or a heat pump is based on the analysis of the thermodynamic cycle and the determination of the irreversibility sources. This exergy method can be refined by including the optimisation of economical parameters. Such a method is called thermos economic method. It consists to relate a lead function to each component of the cycle. Thereafter the unit cost of these essergy products is optimised for each components first and then for the whole system. The objectives were first to evaluate, from the exergy view point and for simple cycles, the efficiency of various refrigerants. Second, a complete modelisation of a refrigeration compression machine was to be developed so as to propose a thermo economic model. This model is able to give the resources, the essergy products of each components of the machine, the investment and exploitation costs. Finally the thermo economic analysis is demonstrated by its application to a particular refrigeration machine

La concentration par évaporation est un procédé capable de traiter de nombreux liquides jusqu'à de fortes concentrations. L'évaporation avec compression mécanique de vapeur CMV est utilisée pour sa souplesse et ses gains énergétiques. Elle permet d'une part de réduire le volume de l'effluent afin de faciliter son transport ou son traitement final, et d'autre part, la récupération de l'eau contenu dans l'effluent et son recyclage. Un problème majeur des installations de CMV est la présence des gaz incondensables dans l'évaporateur. Ces gaz sont entraînés avec la vapeur dans le compresseur, et s'accumulent ensuite sur les parois de condensation empêchant ainsi un meilleur échange thermique entre la vapeur et le produit à concentrer. L'extraction de gaz incondensables est généralement effectuée à l'extrémité opposée à l'entrée de vapeur. Très souvent, le réglage de la vanne de purge des gaz incondensables est manuel. Le meilleur résultat est obtenu en effectuant une extraction optimale le plus loin possible du point d'introduction de la vapeur
The concentration by evaporation is a process able to treat many liquids until strong concentrations. Evaporation with mechanical vapor MVC compression is used for its energy flexibility and its profits. It makes it possible on the one hand to reduce the volume of the effluent in order to facilitate its transport or its final treatment, and on the other hand, the recovery of water contained in the effluent and its recycling. A major problem of the installations of MVC is the presence of incondensable gases in the evaporator. These gases are involved with the vapor in the compressor, and accumulate then on the walls of condensation, thus preventing a better heat exchange between the vapor and the product to be concentrated. The incondensable gas extraction is generally carried out at the end opposed to the vapor entry. Very often, The adjustment of the valve of purging of incondensable gases is manual. The best result is obtained by carrying out an optimal extraction further possible from the point of introduction from the vapor

L’étude de la pompe à chaleur à compression-absorption est motivée en partie par l'interdiction de production des fluides CFC depuis le 1er janvier 1995 et par les menaces qui pèsent sur les fluides HCFC. L’étude du cycle de cette pompe à chaleur électrique à haute température permet d'en faire ressortir les avantages avec l'utilisation du mélange eau-ammoniac. Une étude théorique démontre la supériorité du compresseur à vis refroidi par injection d'huile. L’étude de l'absorbeur et du désorbeur oriente le choix expérimental vers une technologie de film tombant sur un empilement de plaques ondulées verticales. Le projet expérimental est décrit en détail, et les premiers résultats d'essais valident le choix du compresseur. L’évolution de la modélisation ainsi que la recherche d'applications industrielles sont les principales perspectives

Une pompe à chaleur à compression permet de régénérer, par distillation, des solutions aqueuses fortement hygroscopiques : l'eau à extraire de la solution est transférée du condenseur à l'évaporateur de cette machine thermodynamique. L'énergie mécanique exigée par le système n'est ainsi qu'une fraction de la chaleur nécessaire à la distillation. Une étude théorique du procédé permet de dégager plusieurs résultats : parmi les fluides frigorigènes disponibles, le R142b est le mieux adapté à réaliser le cycle thermodynamique ; la régénération est d'autant plus difficile que la concentration de la solution est forte ; on a tout intérêt à réduire la proportion de gaz incondensables dans le séparateur, cœur de la machine où s'opèrent les transferts de vapeur d'eau. Nous rassemblons ensuite, par une étude bibliographique, l'essentiel des connaissances disponibles sur les transferts de chaleur et de masse propres au séparateur. Puis nous décrivons la réalisation du prototype et élaborons une modélisation mathématique du fonctionnement du séparateur. L'expérimentation du prototype permet alors de valider le modèle et de déterminer les performances pratiques du procédé. Ces dernières s'avèrent relativement modestes (par exemple, l'extraction de 14 Kg/h d'eau d'une solution d'acide phosphorique de teneur 40% de P2O5 exige une puissance de 3,4 KW) et des améliorations de la machine sont suggérées. Parallèlement, nous avons établi une formulation approchée décrivant les propriétés thermophysiques du frigorigène R14b. Enfin, une application de ce procédé de régénération est envisagée, dans le cadre d'un projet de séchage de plantes aromatiques au CEEMAT de Montpellier

Self-consolidating concrete (SCC) is widely used for several types of structural applications. The high workability of such concrete has been turned into tangible benefits in precast, prestress manufactories in terms of enhancement of the overall quality of the final product and high productivity. The range of benefits offered by SCC goes beyond fundamental aspects of concrete quality and productivity; it includes a major improvement in the health and safety of workers and the reduction of noise level on construction sites. Furthermore, to improve the productivity in the precast manufacturing plants, steam-curing is often used to expedite strength gain and shorten the construction cycle. It is well established that mechanical properties of steam-cured SCC are affected by mixture composition and can vary widely with the steam-curing parameters. The research project presented here aims to address the significance of mixture parameters governing the performance of SCC for precast applications. Two classes of SCC with design compressive strengths of 60 and 80 MPa at 56 days were investigated. The examined mixture parameters include the w/cm, binder content and type, and the type of superplasticizer. In addition, this research seeks to assess the effect of steam-curing parameters on early-mechanical properties of SCC and to optimize a steam-curing regime to meet fabrication requirements with efficiency and economy. The studied steam-curing parameters include the maximum curing temperature, the preset period prior to heat treatment, and the rate of heating. The employed mixtures proportioning and steam-curing regimes to achieve the anticipated early-strength were proposed by an experimental factorial design to cover a wide scope of SCC mix designs and steam-curing regimes. Among the modeled mixture parameters, the w/cm and binder content were shown to play key roles on the majority of steam-cured mechanical properties and workability criteria. Among the steam-curing parameters, the maximum steam-curing temperature was shown to have a dominant effect on early-age strength. The preset period exhibited a major influence on mechanical properties as well. SCC cured under a maximum chamber temperature of 65ÀC and a longer preset period of 5 hours was found to develop higher early-compressive strength. Beyond limits, increasing maximum curing temperature can adversely affect the strength development leading to a lower early-compressive strength. The early heat treatment was found to decrease early-age strength. Longer preset period of 5 hours is then recommended in terms of fuel and time saving in manufacturing plants.

Ce travail de recherche a pour objectif la valorisation de la pate de paille de ble, obtenue par le procede d'explosion en phase vapeur, pour une application en papeterie. Apres une description des differentes techniques de mise en pate de la paille, notamment du procede d'explosion en phase vapeur, nous presentons une etude du potentiel papetier de la pate de paille explosee. Le raffinage de cette pate permet de developper d'excellentes caracteristiques de la feuille consolidee, notamment de bonnes valeurs de resistance a la compression (sct et cmt) et de cohesion interne. L'epuration entraine une amelioration de certaines caracteristiques mecaniques de 15 a 25%. Mais, cette pate possede une mauvaise capacite d'egouttage. Cette etude montre donc l'interet d'une telle matiere premiere, qui necessite un compromis entre les caracteristiques developpees et la conduite de la machine a papier. L'utilisation en melange avec des vieux papiers a donc ete envisagee, en vue d'une application industrielle. L'introduction de pate de paille permet d'ameliorer les caracteristiques mecaniques du papier et cela d'autant plus que les pates sont raffinees separement. Neanmoins, elle s'accompagne d'une diminution de l'efficacite du pressage, qui se traduit par une duree de sechage accrue. Les resultats obtenus au laboratoire ont ete valides par plusieurs essais industriels effectues dans le cadre des papiers pour ondules et des cartons pour tubes. Aucun incident n'a ete rencontre lors de la fabrication. Les caracteristiques des cartons ont ete ameliorees, mais une perte de productivite a ete relevee (diminution de la vitesse de production et augmentation de la consommation en vapeur necessaire au sechage). Les produits obtenus ont ensuite ete transformes avec succes. La synthese des resultats a egalement permis de predire le comportement de pates en melange et de proposer des formules de calcul de la resistance a la compression du papier (sct ou cmt), avec une precision satisfaisante.

La part de consommation d’énergie du froid ménager représente 20% de la consommation des usages spécifiques de l’électricité des ménages, ce qui en fait un gisement d’économie d’énergie appréciable dans le résidentiel et qui justifie l’intérêt accru que l’on porte au froid domestique. Ce travail de thèse vise à évaluer l’effet de la mise en œuvre d’un matériau à changement de phase (PCM) dans un réfrigérateur domestique et de développer un outil de simulation qui permet de prédire les performances du système et d’optimiser sa conception. La conception et l’instrumentation d’un prototype de réfrigérateur avec matériau à changement de phase, ont permis d’évaluer les performances d’un tel système en termes d'autonomie et d'efficacité énergétique pour différentes charges thermiques. L’analyse des résultats des essais a mis en lumière l’ensemble des paramètres influençant les performances du système. Afin d’optimiser la conception d’un tel système un modèle dynamique couplant les transferts dans le matériau à changement de phase et cycle à compression de vapeur a été développé et validé expérimentalement. Ce modèle permet d’estimer les évolutions des principaux paramètres de fonctionnement tel que l’autonomie, la température de l’air dans l’enceinte réfrigérée et la consommation d’énergie du système. Les résultats numériques et expérimentaux obtenus montrent une nette réduction des fluctuations de température dans l'enceinte réfrigérée et une amélioration du comportement du système en termes d'autonomie et d'efficacité énergétique.

Les couplages hydro-mécaniques et chimiques des matériaux cimentaires revêtent une grande importance pour la durabilité d'un ouvrage soumis à des sollicitations complexes, tel que le stockage souterrain de déchets nucléaires. Les travaux présentés se focalisent sur des mortiers et des pâtes de ciment à deux rapports eau sur ciment. Les couplages entre des sollicitations hydriques par séchage, des sollicitations hydro-chimiques par lixiviation, et le comportement mécanique du matériau notamment d'un point de vue de l'endommagement et des variations dimensionnelles, sont traités. En outre, l'approche expérimentale s'attache à caractériser les phénomènes physiques à plusieurs échelles. Microscopiquement, la caractérisation du réseau poreux des matériaux est réalisée par isothermes de désorption et d'intrusion mercure. Puis une étude 4D des liens entre lixiviation et fissuration est menée par microtomographie par rayons X (résolution: 5 µm). L'effet du retrait empêché par déformations différentielles entre granulats et matrice cimentaire est mis en évidence dans l'apparition de la fissuration. En outre, la présence d'une préfissuration accélère la dégradation. Macroscopiquement, le retrait lié au séchage lent de matériaux a été quantifié et modélisé par approche poromécanique. De plus, une microfissuration, répartie au sein du matériau, engendre plus de perturbations sur la désorption que quelques macrofissures localisées. Enfin, la résistance en traction par fendage est modifiée par le séchage, par une compétition entre le confinement de l'éprouvette, la fissuration induite et les granulats. Le comportement en traction directe a fait l'objet d'études préliminaires
To determine the hydro-mechanical and chemical behaviour in cementitious materials is a key point to predict the durability of a structure submitted to complex stresses, such as the radioactive waste underground disposaI. This work is performed on mortars and cement pastes, with two distinct water-to-cement ratios. Coupling between hydric stresses by drying, hydro-chemical effect of calcium leaching, and the mechanical behaviour of the material, with a focus put on damage and strains evolution, are studied. Moreover, the experimental approach tries to characterize the physical phenomenons with a multi-scale view. From microscopic aspects, the characterization of the porous network is obtained by means of desorption isotherms and mercury intrusion. The influence of the W/C ratio is highlighted. Then, in a 4D approach of coupling effects between calcium leaching and cracking is conducted with X-ray microtomography (resolution: 5 µm). The restrained shrinkage due to differential strains in aggregates and cementitious matrix is shown as the cause of microcracking. ln addition, a pre-cracking increases the chemical degradation of the material. From macroscopic aspects, the shrinkage due to a smooth drying is experimentally determined, and a poromechanical model is then proposed. The diffuse microcracking effects appear to have more importance on the desorption than several localized macrocracks. Finally, the decrease in the saturation of the material modifies the splitting tensile strength. This could be due to a competitive effect between shrinkage, stresses and the influence of the aggregates in the cracking energy. Some preliminary tests are also conducted in direct tension