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Dissertations / Theses on the topic 'Fluides frigorigènes'
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Jabbour, Tony. "Classification de l'inflammabilité des fluides frigorigènes basée sur la vitesse fondamentale de flamme." Paris, ENMP, 2004. http://www.theses.fr/2004ENMP1221.
Full textAbstract:
La classification actuelle des fluides frigorigenes inflammables n’adresse pas le risque d’inflammabilite de maniere suffisamment adequate, et une re-evaluation de l’inflammabilite est indispensable. La vitesse fondamentale de flamme est une propriete fondamentale de la combustion, liee aux risques d’inflammabilite, sur laquelle peut etre basee la classification de l’inflammabilite. L’ensemble des formulations derivees montre bien que la vitesse fondamentale de flamme est un parametre principal a prendre en compte dans la classification de l’inflammabilite. La vitesse fondamentale de flamme est mesuree a l’aide de la methode du tube. Les resultats montrent que la vitesse fondamentale de flamme permet de distinguer plusieurs niveaux d’inflammabilite. Outre les limites d’inflammabilite et le pouvoir calorifique, la vitesse fondamentale de flamme est un critere additionnel pour la classification des frigorigenes inflammables<br>The current flammability classifications do not address adequately the flammability hazard, and better assessment should be provided. The burning velocity is shown to be an appropriate parameter related to flammability hazard and can be used as an additional criterion for flammability classification of refrigerants. The burning velocity is related to the parameters of combustion initiation and the main consequences of flammability hazard. The derived formulations demonstrate that the burning velocity is a main parameter to be considered in the flammability classification. The vertical tube method is used to measure the burning velocity. The results show that the burning velocity allows to differentiate flammability levels. The maximum burning velocity is taken as additional criterion to the lower flammability limit and heat of combustion in the flammability classification of refrigerants
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Coquelet, Christophe. "Étude des fluides frigorigènes : mesures et modélisations." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2003. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00000991.
Full textAbstract:
Les problèmes liés à l'environnement et plus particulièrement à la couche d'ozone et à l'effet de serre sont fortement d'actualité. Depuis 1987, le protocole de Montreal impose une nouvelle réglementation en terme d'utilisation des fluides frigorigènes pour les pays industrialisés. Pour appliquer ce protocole, dans de bonnes conditions techniques et économiques, l'industrie a besoin de données thermophysiques concernant les nouveaux fluides frigorigènes. Afin de réaliser des mesures d'équilibre liquide vapeur sur les fluides frigorigènes, deux techniques expérimentales ont été choisies et utilisées. Il s'agit d'une technique statique-analytique avec échantillonnage des phases (analyse par chromatographie en phase gazeuse) et d'une technique synthétique avec une cellule à volume variable. Quatre systèmes binaires et un système ternaire ont été étudiés: 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane (R227ea)+ propane (R290); difluorométhane (R32) + R290; R32 + R290, dioxyde de carbone (CO2) + R227ea et R32+R290+R227ea. Pour réaliser le traitement des données et la modélisation, un progiciel a été développé: THERMOPACK. Ce progiciel a permis de comparer les résultats expérimentaux obtenus à des valeurs disponibles dans la littérature, de calculer la ligne des points critiques et de calculer la position des azéotropes.
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El, abbadi Jamal. "Etude des propriétés thermodynamiques des nouveaux fluides frigorigènes." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM089/document.
Full textAbstract:
La connaissance des propriétés thermodynamiques et des diagrammes de phases des composés fluorés est indispensable pour le dimensionnement et l'optimisation des systèmes thermodynamiques. Les applications sont nombreuses : réfrigération, récupération de chaleur (ORC), pompe à chaleur, climatisation automobile. Du fait des contraintes environnementales (la F-gaz pour l'UE) liées au fait que les fluides actuellement utilisés doivent être inoffensifs vis-à-vis de la couche d'ozone mais aussi posséder un pouvoir de réchauffement climatique bas (GWP CO2=1, valeur de référence), les chimistes doivent développer de nouvelles molécules qui répondent à ce nouveau cahier des charges. Actuellement, ils ont mis au point des fluides de la famille des HFO dont le plus célèbre est le HFO1234yf. Son GWP est faible (4) tout comme celui de ses principaux isomères, le HFO1234ze et le HFO1234zd. Si le fluide pur ne convient, des mélanges (blends) doivent être élaborés. Si le fluide pur ne convient pas pour les applications souhaitées, des mélanges doivent être élaborés.L'objectif de cette thèse est d'étudier plusieurs HFOs en corps purs et en mélanges et de développer/comparer des modèles thermodynamiques permettant de prédire les diagrammes de phases et les densités de ces fluides. Ces modèles doivent pouvoir être transposables vers l'industrie. Le CTP dispose de plusieurs équipements permettant d'acquérir des données expérimentales. Le densimètre à tube vibrant sera utilisé pour acquérir des données de masse volumique, et une cellule d'équilibre entre phase (technique statique-analytique) pour acquérir des données d'équilibre liquide vapeur. Les équations d'état cubiques seront utilisées pour le traitement des données. Une nouvelle équation d'état plus précise pour la prédiction des masses volumiques sera présentée. Une comparaison en termes de description des diagrammes de phases et des propriétés volumétriques sera également effectuée<br>The knowledge of the thermodynamic properties and phase diagrams of fluorinated compounds is essential for the design and optimization of thermodynamic systems. There are many applications: refrigeration, organic Rankine cycle (ORC), heat pump, and air conditioning systems. Due to the environmental constraints (F-gaz for the EU) related to the fact that the fluids being used must be harmless to the ozone layer, but also with a low global warming potential (GWP CO2 = 1 reference value), the chemists must develop new molecules responding to these constraints. Today, they have developed fluids called HFOs whose most famous is the HFO1234yf, with a low GWP (4), along with his isomers HFO1234ze and HFO1234zd. If the pure fluid is not suitable for the applications, blends should be developed instead. The objective of these theses is to study several HFOs, in pure compounds and mixtures and develop / compare thermodynamic models in order to predict the phase diagram and density of these fluids. These models should be transferable to industry. The CTP has several equipments to acquire experimental data. The vibrating-tube densimeter will be used to acquire density data, and equilibrium cell (static-analytic method) to acquire liquid-vapor equilibrium data. The cubic equations of state will be used for data treatment. A new equation of state more accurate for density prediction will be presented. A comparison in terms of phase diagrams and density prediction will be carried out
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Nahdi, Ezzedine. "Etude paramétrique expérimentale des caractéristiques du système tritherme à éjecteur." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0038.
Full textAbstract:
Une étude bibliographique portant sur la nature du fluide, les paramètres thermodynamiques ainsi que sur les paramètres géométriques a été développée. Les performances d'un générateur tritherme à éjecteur sont synthétisées par sa caractéristique intrinsèque donnant le taux d'entraînement U en fonction du rapport moteur ζ. Pour un système à finalité frigorifique, les influences du module ɸ de l'éjecteur d'une part, et de la nature du fluide d'autre part, ont été étudiées expérimentalement. Il est mis en évidence dans le plan U (ζ. ), pour un taux de compression r fixé, une enveloppe des maxima des courbes à ɸ constant, correspondants aux ζ de Optɸ· De plus, il existe sur cette enveloppe une valeur ɸ optimale à laquelle correspond un ζ 0 ptAB réalisant le maximum absolu de U; c'est à dire l'efficacité frigorifique εf max· Pour les différents fluides testés, C. F. C purs ou en mélanges non azéotropiques, il est observé à ɸ et ζ fixés, en régime aérodynamique de transition et supersonique, une caractéristique adimensionnelle U(r) unique, indépendante du fluide. Traduisant r et ζ en température, il en résulte que l'efficacité est sensiblement la même pour le R11, le R11 - R114 et le Rll4 et plus faible pour le R113. Enfin l'insertion d'un récupérateur en sortie d'éjecteur permet un accroissement de l'efficacité de l'ordre de 15%. Tous ces résultats permettent le dimensionnement optimal du système en fonction des températures des sources.
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Dorantes, Rodriguez Ruben José. "Performances théoriques et expérimentales d'une machine frigorifique tritherne à éjecto-compression : Influence de la nature du fluide de travail : Analyse énergétique et exergétique." Lyon, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAL0056.
Full textAbstract:
Le travail porte essentiellement sur l'étude comparative du comportement de machines de climatisation trithermes à éjecteur fonctionnant avec des fluides différents. Il s'agit d'une part de fluides de substitution aux CFC, d'autre part de mélanges zéotropiques de tels fluides. Une importante étude bibliographique permet de cerner l'intérêt de certains fluides par rapport à d'autres et d'établir des critères de choix. Un banc d'essais· a été monté et utilisé pour étudier expérimentalement le comportement de la machine et pour valider le modèle de fonctionnement d'un éjecteur alimenté en fluides de masses molaires différentes. Le modèle d'écoulement unidimensionnel basé sur l'écriture des équations de conservation rend bien compte du comportement réel de l'éjecteur. Un second modèle , plus simple prend en compte le fonctionnement global de la machine. Sa mise en œuvre nécessite de déterminer préalablement les caractéristiques thermodynamiques des mélanges zéotropiques. Une équation d'état de type RKS avec une règle de mélange et l'égalité des fugacités à l'équilibre liquide-vapeur permet d'y parvenir. Ce modèle conduit à classer, sur le plan de leurs performances, une dizaine de fluides frigorigènes et d'étudier l'efficacité obtenues dans les cas de mélanges à teneurs variées du couple R141b-R318c et dans celui où on effectue une distillation à la sortie de l'éjecteur. L'analyse exergétique met en évidence les importantes pertes exergétiques au niveau de l'éjecteur, du condenseur et du bouilleur de la machine<br>This work is mainly a comparative study of the performance of ejector refrigeration systems, using different refrigerant fluids. These fluids were all CFC substituents and their performance was analysed either as pure components or in non-azeotropic mixtures. An extensive bibliographic study was carried out ln order to compare the properties of these fluids, and to establish the selection criteria. A bench refrigeration system was built up in order to study the machines behaviour, and to test a model describing the operation of an ejector working with fluids having different molar masses. The flow unidimensional model, which is based upon the conservation equations represents fairly well the ejector's actual behaviour. A second model, somewhat simpler, takes into account the global performance of the machine. This model requires the thermodynamic characteristics of the non-azeotropic mixtures. An RKS equation of state using a mixing law and the equality of fugacities at the vapour-liquid equilibrium is thus employed. The model leads to the classification of about ten different refrigerant fluids according to their performance. It is also employed to study the system's efficiency when different concentrations of the Rl 4 lb-R318c couple are also made when the mixture is distilled at the exit of the ejector, and when it is not. The exergy balance analysis points up the important exergy losses at the ejector, the condenser, and the generator of the refrigeration engine
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Tamainot, Telto Zacharie. "Détendeurs thermostatiques de machines frigorifiques : Comportement dynamique et modélisation." Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0100.
Full textAbstract:
Le développement d'une machine frigorifique à compression utilisant un compresseur à puissance variable nécessite la connaissance du comportement dynamique de chaque composant en particulier du détendeur. L'installation frigorifique, fonctionnant avec du R22, a une puissance frigorifique de 6 kW. Le comportement de différents détendeurs thermostatiques (charges ballast, (adsorptive et MOP) a été étudié pour différentes variations de vitesse de rotation du compresseur, de 20% à 200%. Cette étude a permis de mettre en évidence leurs inconvénients lorsqu'ils fonctionnent en régime variable. La décroissance de la pression d'évaporation, consécutive au déclenchement d'un échelon ou d'une rampe de vitesse de rotation, conduit à l'aspiration par le compresseur d'un fluide diphasique. Ce phénomène se produit plus particulièrement soit dans le cas de faibles température, d'évaporation, soit pour des variations de vitesse supérieures à 50%. Pour remédier à cette anomalie, plusieurs solutions ont été envisagées dont l'assistance du bulbe du détendeur par chauffage électrique. Les meilleures performances de la machine sont obtenues avec le détendeur à charge ballast : les puissances frigorifique et calorifique sont respectivement de 6 kW et 7,8 kW pour une puissance du compresseur de 1,6 kW. La puissance frigorifique varie dans un rapport de 1 à 2,7lorsque la vitesse de rotation du compresseur varie de 1000 à 3000 tr/min. Un modèle de connaissance d'un détendeur thermostatique fonctionnant en régime permanent a été élaboré et validé<br>The development of a refrigerating machine operating with a variable-speed compressor requires the knowledge of the dynamic behaviour of every component, more particularly of the thermostatic expansion valve. The cooling capacity of the refrigerating system, with R-22 as refrigerant, is 6 kW. The behaviour of various thermostatic expansion valves (ballast charge, adsorbent charge and Moderated Operating Pressure or MOP charge) has been studied for compressor speed variations between 20% and 200%. This study bas shown the disadvantages of these expansion valves during dynamic operation. The decrease of the evaporating pressure, consecutive to a step or a ramp of the compressor speed, allows the suction of a two-phase fluid in the compressor. This phenomenon takes place particularly either for the low evaporating temperatures or for great variations of the compressor speed, more than 50%. To improve the operating conditions, many solutions have been considered as an electrical heating of the bulb. The best performances of the machine are obtained with the ballast charge expansion valve: cooling and heating outputs are respectively of 6 kW and 7,8 kW with a compressor power of 1,6 kW. The cooling capacity changes from 1 to 2,7 as the compressor speed is increased from 1000 to 3000 rpm. A steady-state mathematical model of a thermostatic expansion valve bas been developed. Simulation results are consistent with experimental data
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Blanc, Philippe. "Condensation des fluides frigorigènes HFC134a et HFC22 à l'extérieur d'un faisceau de tubes horizontaux améliorés." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10221.
Full textAbstract:
L'utilisation de nouveaux fluides frigorigenes respectueux de notre environnement remet en cause les connaissances etablies pour le dimensionnement des installations frigorifiques et de conditionnement d'air. Les condenseurs de type tema x, largement utilises dans de telles applications, sont composes d'un faisceau de tubes horizontaux ameliores a l'exterieur desquels vient se condenser la vapeur de fluide frigorigene. Le dimensionnement optimal d'un tel echangeur necessite la prise en compte de l'effet d'inondation du condensat le long des rangees de tubes du faisceau. L'approche experimentale reste dans ce domaine un moyen privilegie d'amelioration des connaissances. L'experimentation est realisee sur une maquette simulant une partie du condenseur. Les mesures locales effectuees pour deux fluides frigorigenes et deux geometries de tubes ameliores ont permis d'etablir un nombre important de donnees experimentales. Leur confrontation avec divers modeles de la litterature permet de choisir le mieux adapte au cas de la condensation de fluides frigorigenes. Par la suite, afin de mettre a disposition des fabricants et utilisateurs d'echangeurs les principaux resultats de ce travail, le logiciel cetuc a ete etendu au cas des condenseurs de type tema x
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Sousa, David. "Étude des émissions de fluides frigorigènes des joints tournants de compresseurs de climatisation automobile." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005057.
Full textAbstract:
Le système de climatisation est aujourd'hui un équipement incontournable dans l'industrie automobile qui permet d'améliorer le confort thermique ainsi que la sécurité des passagers. Ce système de climatisation utilise un fluide frigorigène halogéné, le HFC-134a, dont les émissions contribuent au réchauffement climatique. Parmi les différents composants du système de climatisation, le compresseur a été identifié comme le composant le plus émissif et est responsable pour 50 à 60 % des émissions. Au sein du compresseur, la contribution majeure aux émissions provient du joint tournant, comme cela a été démontré dans ce travail. Les objectifs de cette thèse portent sur l'étude des principes physiques et l'analyse des résultats expérimentaux en vue d'améliorer la compréhension des mécanismes fondamentaux et les paramètres qui contribuent aux émissions du joint tournant. Deux bancs d'essais innovants ont été développés pour l'étude des émissions du joint tournant à l'arrêt ainsi qu'en fonctionnement. Les performances du joint tournant avec l'usure ont aussi été étudiées. Cette nouvelle approche a permis d'identifier le mécanisme d'étanchéité du joint tournant en rotation ainsi qu'à l'arrêt. Les résultats obtenus ont prouvé la relation entre les émissions et le régime de lubrification, auquel s'ajoute l'effet transitoire de l'huile quand l'arbre est à l'arrêt. Cette étude souligne aussi la dégradation importante de l'étanchéité du joint tournant avec l'usure, ce qui explique la forte demande de fluide frigorigène pour la maintenance et le nombre élevé de recharges effectuées sur les véhicules âgés.
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Sousa, David. "Etude des émissions de fluides frigorigènes des joints tournants de compresseurs de climatisation automobile." Paris, ENMP, 2008. http://pastel.paristech.org/5057/01/Sousa_Thesis.pdf.
Full textAbstract:
Le système de climatisation est aujourd'hui un équipement incontournable dans l'industrie automobile qui permet d'améliorer le confort thermique ainsi que la sécurité des passagers. Ce système de climatisation utilise un fluide frigorigène halogéné, le HFC-134a, dont les émissions contribuent au réchauffement climatique. Parmi les différents composants du système de climatisation, le compresseur a été identifié comme le composant le plus émissif et est responsable pour 50 à 60 % des émissions. Au sein du compresseur, la contribution majeure aux émissions provient du joint tournant, comme cela a été démontré dans ce travail. Les objectifs de cette thèse portent sur l'étude des principes physiques et l'analyse des résultats expérimentaux en vue d'améliorer la compréhension des mécanismes fondamentaux et les paramètres qui contribuent aux émissions du joint tournant. Deux bancs d'essais innovants ont été développés pour l'étude des émissions du joint tournant à l'arrêt ainsi qu'en fonctionnement. Les performances du joint tournant avec l'usure ont aussi été étudiées. Cette nouvelle approche a permis d'identifier le mécanisme d'étanchéité du joint tournant en rotation ainsi qu'à l'arrêt. Les résultats obtenus ont prouvé la relation entre les émissions et le régime de lubrification, auquel s'ajoute l'effet transitoire de l'huile quand l'arbre est à l'arrêt. Cette étude souligne aussi la dégradation importante de l'étanchéité du joint tournant avec l'usure, ce qui explique la forte demande de fluide frigorigène pour la maintenance et le nombre élevé de recharges effectuées sur les véhicules âgés<br>The air-conditioning system is today a worldwide standard equipment in the automotive industry improving not only the thermal comfort but also the safety of passengers. This refrigerant system uses HFC-134a, a hydro-fluorocarbon refrigerant, whose emissions contribute to global warming. Among the mobile air conditioning components, the compressor has been identified as the most leak prone component representing 50 to 60% of the system emissions. The most emissive component of the compressor is the shaft seal that represents up to 50% of the compressor emissions, as demonstrated in this dissertation. The objectives of this thesis are to study the physical principles and to analyze the experimental results of gas emissions in order to contribute to the knowledge of the fundamental mechanisms and the influence parameters of the compressor shaft seal gas emissions. Two original experimental setups have been developed to study the shaft seal gas emissions in standing mode as well as in running mode. The same test benches have also been used to investigate the seal performances during the compressor aging. This new approach has allowed identifying the shaft sealing mechanism at rest and in running mode. Results obtained have been used to demonstrate the relation between the shaft seal emissions and its lubrication regime, as well as the oil transitory effect when the shaft is at rest. This study has also underlined the significant deterioration process of the shaft seal emissions with wear, which explains the high demand of refrigerant for servicing and the increase in the number of system recharges as the vehicle gets old
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Ellouze, Hassen Foued. "Contribution à l'étude de la chute de pression en écoulement diphasique." Paris 12, 1991. http://www.theses.fr/1991PA120025.
Full textAbstract:
Apres quelques definitions essentielles concernant les ecoulements diphasiques, les equations de conservation des grandeurs extensives sont etablies dans le cas d'un ecoulement diphasique en conduite horizontale de section constante. Elles conduisent a une expression de la chute de pression qui fait intervenir deux termes: frictionnel et cinetique. Pour la mise en application de cette expression, les references bibliographiques relatives a la determination empirique du taux de vide et du coefficient de frottement, sont analysees. La prise en compte de la configuration de l'ecoulement etudie, predite selon l'approche de taitel et dukler est egalement abordee. Une etude experimentale a permis de tester l'applicabilite de differents modeles de prediction de la chute de pression pour des ecoulements diphasiques a grand debit de fluide frigorigene (r22). Le dispositif experimental mis en uvre est presente et les resultats obtenus sont commentes et compares aux predictions theoriques. Un modele a fluides separes associant les correlations de premoli pour l'estimation du taux de vide et de friedel, pour l'evaluation des effets frictionnels, s'avere parfaitement adapte a la prediction des chutes de pression en regime subcritique. Une correction empirique etablie a partir de 600 points experimentaux permet de pallier la legere insuffisance du modele en regime critique
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Ben, Salem Chokri. "Contribution à l'étude du débit critique en écoulement diphasique." Paris 12, 1991. http://www.theses.fr/1991PA120023.
Full textAbstract:
Apres definition des principales grandeurs caracteristiques d'un ecoulement diphasique, les differentes methodes de prediction de la configuration d'ecoulement sont passees en revue. Les criteres de transition de taitel et duckler ont permis d'etablir la configuration la plus probable de l'ecoulement etudie. Les conditions d'apparition d'un regime critique diphasique sont recherchees dans les lois de conservation et sur la base d'une synthese bibliographique. Les deux principales descriptions de l'ecoulement (homogene et a glissement) sont analysees. Une etude experimentale a permis de tester l'applicabilite de ces differentes modelisations, dans le cas de l'ecoulement diphasique d'un fluide frigorigene (r22) dans une canalisation horizontale de section constante. Les moyens experimentaux mis en uvre sont detailles et les resultats obtenus sont commentes et compares aux predictions theoriques
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Ayel, Vincent. "Caractérisation thermophysique des mélandes binaires aqueux : analyse des phénomènes de transition de phase dans les frigoporteurs diphasiques." Nantes, 2003. http://www.theses.fr/2003NANT2080.
Full textAbstract:
Ce travail concerne les propriétés thermophysiques des mélanges binaires aqueux et leur caractérisation. La première partie est une étude bibliographique détaillée relative à la rhéologie et aux pertes de charge des écoulements de coulis de glace. Il en ressort que le rhéomètre d'Ostwald et le viscosimètre "vane-in-cup" sont probablement les appareils de mesure les mieux adaptés à la caractérisation rhéologique des coulis. .
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Morgado, Isabelle. "Conception et réalisation d'une chaîne complète d'étalonnage pour la mesure des débits de fuites de fluides frigorigènes." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004845.
Full textAbstract:
Le règlement européen n°842/2006 ayant pour objectif la réduction des gaz à effet de serre vise à une politique de contrôle de l'étanchéité des équipements contenant plus de 3 kg de fluide. En France, l'arrêté du 7 mai 2007 spécifie que les contrôles doivent être effectués par un détecteur de fuite manuel d'une sensibilité de 5 g/an ou un contrôleur d'ambiance avec une sensibilité de 10 µmol/mol. Ces sensibilités doivent être mesurées suivant la norme EN 14624. Cette norme préconise l'utilisation de fuites calibrées de R-134a dont le débit varie de 1 à 50 g/an. Il est indispensable de disposer de fuites étalons permettant de vérifier les mesures effectuées. Comme une chaîne de mesure des débits de fuites hélium est déjà mise en place, une analyse des méthodes de mesures utilisées a mis en évidence la nécessité de développer une nouvelle méthode pour la mesure des débits de fuites de fluides frigorigènes. Pour répondre au besoin, le Centre d'Energétique et Procédés a développé une méthode de mesure basée sur l'absorption infrarouge. Elle consiste à mesurer la variation dans le temps de la concentration du gaz émis par une fuite, accumulée dans un volume fermé dit volume d'accumulation. Basée sur cette méthode, une référence nationale destinée à définir des débits de fuites de fluides frigorigènes se situant entre 1 g/an et 50 g/an a été conçu par le LNE et le CEP, avec le soutien de l'ADEME. Les phases de la conception sont présentées. En particulier, comme la méthode repose essentiellement sur la mesure d'une variation de concentration dans un volume à mesurer, le choix de la méthode de mesure de la variation de concentration et le choix de la méthode de mesure du volume d'accumulation ont été définies comme les étapes clés de la conception et sont argumentés. Une fois l'étude de conception achevée, la référence nationale a été réalisée et qualifiée. Le débit de fuite est calculé à partir de grandeurs différentes, à savoir la concentration, la pression, la température et le volume d'accumulation. La chaîne de mesure de ces grandeurs a donc été analysée afin d'estimer les modes opératoires et les incertitudes associées à l'estimation de chacune des grandeurs. Le budget d'incertitude du débit d'une fuite calibrée a finalement été établi. Une fois la traçabilité des débits de fuites frigorigènes assurée, le seuil de sensibilité des détecteurs frigorigènes peut être mesuré suivant les normes prévues telles que la norme européenne EN 14624 ou d'autres normes comme la norme SAE ou le projet de norme ASHRAE. Des études théoriques, phénoménologiques et expérimentales ont permis d'identifier les paramètres d'influence de la mesure du seuil de sensibilité et de conclure sur les précautions à prendre lors des essais. Enfin, une extension de l'étude a mis en évidence quelques précautions à prendre lors de détection sur site avec des détecteurs qualifiés.
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Signe, Jean-Christian. "Condensation de mélanges non azéotropes de fluides frigorigènes à l'extérieur d'un faisceau de tubes horizontaux." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://www.theses.fr/1999GRE10064.
Full textAbstract:
L'utilisation de nouveaux fluides frigorigenes respectueux de notre environnement remet en cause les connaissances etablies pour le dimensionnement des installations frigorifiques et de conditionnement d'air. Certains de ces fluides - les melanges non azeotropes - presentent lors de leur condensation des particularites (condensation anisotherme, apparition d'une resistance au transfert de chaleur et de masse dans la phase gazeuse) qui rendent delicat le dimensionnement des condenseurs. L'etude experimentale de la condensation de fluide pur hfc134a et de differents melanges de hfc134a-hfc23 dans un condenseur de type tema x a permis de caracteriser les echanges de chaleur sur quatre types de tubes (un tube lisse et trois tubes a ailettes). Le coefficient d'echange du melange binaire hfc134a-hfc23 est tres different de celui du fluide pur hfc134a. La comparaison des donnees experimentales de la condensation du fluide pur avec les differentes correlations de la litterature a determine le choix le mieux adapte au dimensionnement des condenseurs de ce type. Les mesures effectuees lors de la condensation du melange non azeotrope ont ete confrontees a deux modeles classiques de la condensation de melange : le modele de la courbe d'equilibre et la theorie du film. Pour la modelisation du premier tube du faisceau, le modele de la courbe d'equilibre, pourtant plus simple, donne d'aussi bon resultats que la theorie du film. Par contre, les echanges de chaleur dans le faisceau lors de la condensation de melanges sont difficiles a prendre en compte avec les correlations classiques.
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Le, Halpere Gilles. "Étude d'une machine à absorption fonctionnant en mode climatisation : identification d'un nouveau mélange adapté à un cycle hybride original à hautes performances." Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT101G.
Full textAbstract:
L'étude présentée concerne une machine à absorption fonctionnant en mode climatisation, destinée au secteur de l'habitat et du petit tertiaire. La notion de haute performance et de compacité a necessité l'analyse des divers cycles à absorption déjà existants. Il en ressort que seul un cycle à double-effet est envisageable. Pour améliorer ses performances, il est proposé d'introduire une compression destinée à abaisser la pression au 2ème séparateur pour favoriser la désoption. La recherche d'u couple frigorigène/absorbant performant a conduit à sélectionner le méthanol comme fluide frigogène. La méthode des paramètres de Hansen a alors été utilisée pour rechercher de manière systématique un absorbant adapté. Suite à ce travail, les équilibres liquide/vapeur du couple méthanol/méta-crésol ont été calculés. Un programme modulaire de simulation utilisant divers couples a permis de vérifier les bonnes performances prévisibles avec le couple précédent. On montre aussi que le nouveau cycle favorise la diminution du taux de solution mais que le COP n'augmente que pour les couples à base de méthanol. Le COP en double-effet peut atteindre environ 0. 85, valeur encore améliorée par l'introduction de la compression en terme de puissance et de performances. L'importance des surfaces d'échange a compensé la faiblesse des coefficients d'échange thermique, résultant de la nécessité de fonctionner à petits débits. Malgré des difficultés d'ordre technologique, il apparaît que le cycle et le mélange proposés possèdent un avenir prometteur en matière de climatisation par absorption.
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Chahrour, Ibrahim. "Contribution a l'analyse non-linéaire matérielle et géométrique des coques en béton armé." Lyon, INSA, 1991. http://www.theses.fr/1991ISAL0068.
Full textAbstract:
La construction d1 un modèle numérique simple et performant traduisant correctement comportement des structures en béton armé suscite un grand intérêt particulièrement quant il s'agit de structures courbes. Nous nous proposons dans ce travail d'apporter une contribution à l'analyse non linéaire matérielle et géométrique des coques de forme quelconque en béton armé soumises à des sollicitations monotones jusqu'à la ruine. La première partie de ce travail présente une synthèse des travaux antérieurs dans ce domaine. Elle apporte une discussion sur les diverses approches et justifie, a priori, les hypothèses et les choix retenus. La deuxième partie est consacrée à la construction d'un élément de coque performant. Il résulte de la superposition d'un élément de plaque fondé sur la discrétisation de la théorie de MINDLIN avec un élément classique de. Membrane. La courbure initiale est prise en compte par la théorie de MARGUERRE. Dans la troisième partie, nous développons le modèle rhéologique du béton fondé sur la théorie de la plasticité et permettant de décrire correctement la dissymétrie de comportement du béton en traction et en compression. Ce modèle est intégré dans le modèle mécanique via une approche multicouche. La dernière partie est consacrée à la confrontation des résultats obtenus avec ceux issus des modélisations numériques ou des essais expérimentaux. Elle permet de montrer les capacités et les limites du modèle proposé<br>The development of a simple and efficient numerical madel describing correctly the behaviour of reinforced concrete structures is of reat interest, especially when dealing with curved structures. The aim of this study is to contribute to the physically and geometrically nonlinear computer analysis of eneral reinforced concrete shells subjected to time invariant loads up to failure. The first part of this study presents a survey of preceding works in the field. The different approches are discussed and our choices are justified. The second part is devoted to the development of an efficient shell element. It results from the superposition of a plate element based on the discretization of the MIDLIN theory and the CST element. The initial curvature is incorporated using the MARGUERRE shallow shell theory. The effect of coupling membrane and bending creates the membrane locking phenomenon which is treated by the mode decomposition technique. In the third part, we present the constitutive madel of concrete which is based on the elàstoplastic theory and describes correctly the dissymmetry of its behaviour in tension and compression. This madel is incorporated in a layered approache. The range of applicability of the modelis finally proven by several theorical and experimental results
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Rios-Rojas, Carlos. "Etude des propriétés de transferts thermiques des coulis de glace stabilisée." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0021/these.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'étude expérimentale des propriétés de transferts thermiques d'un fluide frigoporteur diphasique particulier : le coulis de glace stabilisée. Ce coulis est constitué de particules millimétriques de gel organique à 90 % de porosité remplies d'eau suspendues dans une huile silicone. Une installation spécifique a été construite. Elle est composée, pour l'essentiel, de deux échangeurs identiques à plaques lisses ; l'un deux est refroidi par circulation d'alcool, l'autre est chauffé électriquement. Ce dispositif permet de déterminer les coefficients d'échange locaux lors de la congélation comme de la décongélation, en régime permanent, du coulis. Ces coefficients sont déduits des mesures par thermocouples des températures, d'une part, du fluide, d'autre part, de chaque face des parois des échangeurs qui, ainsi instrumentées, sont directement utilisées comme fluxmètres. L'influence du débit du coulis et de sa teneur en particules est étudiée. On note une évolution relativement forte des coefficients d'échange locaux sur environ le quart de la longueur des plaques d'échange. Lors de la décongélation en écoulement laminaire. Le coefficient d'échange moyen du fluide frigoporteur chargé en particules diphasiques est de 100 % supérieur à celui de sa phase suspendante, pour une teneur en particules de 20 %. Cette augmentation des échanges atteint 200 % pour une teneur en particules de 30 %. Lors de la congélation en régime turbulent, l'augmentation des échanges varie de 200 à 300 % selon la teneur en particules<br>The purpose of this work is the experimental study of the heat transfer properties of a two-phase cooling fluid : stabilized ice-slurry. This ice-slurry is made of millimetric organic gel particles of 90 % porosity filled with water, in suspension in silicon oil. A specific installation was built up, essentially made of two identical smooth plate heat-exchangers ; one cooled by an alcohol flow, the other one heated with electric elements. This device allows to determine the steady-state local heat transfer coefficients during the freezing and the melting processes of the ice-slurry. These coefficients are derived from thermocouple temperature measurements : the temperature of the fluid and the temperature of each side of the heat-exchanger wall which are thus used as fluxmeters. The influence of the ice-slurry flow rate and of its particle concentration is also studied. A strong evolution of the local heat transfer coefficients is observed along one quarter of the heat-exchanger plate. During the melting process, with laminar flow conditions, the average heat transfer coefficient of the cooling fluid is 100 % greater with 20 % particle concentration than without particles. The increase of the heat transfer coefficient rises up to 200 % with 30 % particle concentration. During the melting process, with turbulent flow conditions, the increase of the heat transfer coefficient varies from 200 to 300 % depending on the particle concentration
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Khan, Mohamed. "Amélioration des échanges thermiques en ébullition nucléée de fluides frigorigènes sur des cylindres horizontaux et méthode optique de mesure des caractéristiques géométriques d'un film liquide." Besançon, 1995. http://www.theses.fr/1995BESA2067.
Full textAbstract:
Le premier objectif de ce travail concerne l'optimisation de la géométrie de la surface d'échange en vue d'améliorer les transferts thermiques lors de l'ébullition nucléée en vase de fluides frigorigènes autour de cylindres horizontaux. Après une étude bibliographique, nous décrivons le dispositif expérimental développé et en particulier l'instrumentation de l'élément chauffant élaborée pour déterminer de façon rigoureuse la température de surface. Différentes géométries d'élément chauffant ont été testées : cylindres lisse, fileté, rainuré, avec ou sans fils de diamètres variables. Les essais ont été conduits avec les fréons R113 et R123 sous des pressions proches de l'atmosphère. Enfin, on a pu déterminer les densités de flux et les coefficients d'échange, en considérant les surfaces d'échange équivalentes et réelles. Les résultats obtenus permettent tout d'abord une mise en évidence et une analyse succinte du phénomène d'hystérésis particulièrement remarquable pour ces deux fluides. L'analyse des évolutions de la densité de flux et du coefficient d'échange global en fonction de la température de surchauffe ?Tsat, permet de dégager certaines conclusions quant à l'efficacité des échanges thermiques selon les différentes surfacesd 'échange. Par ailleurs, les résultats expérimentaux sont comparés à différentes corrélations numériques : les corrélations de Rohsenow (1952), de Cornwell et Houston (1994) et du type h=C. Qn. La seconde partie de ce travail a consisté à développer une technique d'investigation non intrusive permettant de visualiser, en associant les techniques de tomographie laser et de fluorescence induite par laser, la section d'un film liquide ruisselant dans une rainure, et d'en déduire, par analyse de l'image, les principales caractéristiquesgéométriquesdu ménisque. On montre qu'il est possible de déterminer l'influence de divers paramètres sur la forme du ménisque et de suivre l'évolution de ce dernier le long de la rainure.
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Gayet, Philippe. "Condensation de mélanges non-azéotropiques de fluides frigorigènes dans les tubes lisses horizontaux en écoulements turbulents." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10008.
Full textAbstract:
Les melanges non-azeotropiques presentent lors de leur condensation, certaines particularites (condensation anisotherme, apparition d'une resistance au transfert de chaleur et de masse au voisinage de l'interface) qui interdisent l'emploi des methodes classiques de dimensionnement des condenseurs. Ce travail a donc pour objectif, l'etude des modeles physiques et des methodes de calcul des coefficients de transfert de chaleur et de masse en presence de melanges, afin de proposer aux concepteurs de condenseur des outils fiables de dimensionnement. Les differentes methodes de simulations dont un nouveau modele adapte au cas des forts taux de transfert de masse, ont ete introduites dans un logiciel de conception d'echangeurs tubes et calandre (cetuc). Les resultats ont ete confrontes a des experiences de condensation de melange de fluides frigorigene (r22, r114) a l'interieur de tubes lisses horizontaux. Ces resultats revelent le bon comportement de la methode de la courbe de condensation, et mettent en evidence une limitation de la theorie du film en presence de forts nombre de reynolds
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Dione, Khadimou Rassol. "Etude expérimentale et modélisation de l’évaporation a l’intérieur de tubes pour pompes à chaleur géothermiques." Caen, 2016. http://www.theses.fr/2016CAEN2043.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente l’étude de l’évaporation de fluides frigorigènes à l’intérieur d’un tube. Il se décompose en deux grandes parties : une étude expérimentale et une analyse numérique. Un banc d’essais expérimental a été conçu pour tester l’évaporation des fluides frigorigènes. Les réfrigérants R134a et R407c sont expérimentés. L’échange thermique est caractérisé de manière locale dans un tube expérimental de longueur 1m. Nous montrons que lorsque le débit du réfrigérant augmente, l’échange thermique s’améliore. Ce phénomène s’explique par la structuration de l’écoulement en fonction du flux massique. Il a été étudié pour les deux réfrigérants. Nous avons étudié l’influence de la structuration de la paroi interne du tube sur l’échange thermique. Plusieurs tubes ont été testés et comparés. Des corrélations sont établies pour prédire le coefficient d’échange thermique et la perte de charge pour l’évaporation des deux fluides à l’intérieur de chaque tube. Une comparaison des performances des deux réfrigérants a été réalisée. L’intensification du transfert thermique, la perte de charge et la longueur d’évaporation ont été mises en évidence. Enfin, un modèle numérique a été développé pour prédire les caractéristiques de l’évaporation à l’intérieur d’un tube chauffé par un écoulement d’eau. La variation de la température de saturation du réfrigérant et la diminution de la température de l’eau de chauffage sont prises dans la résolution en combinant les équations de conservation de mouvement, de chaleur et de masse<br>This works deals with evaporation of refrigerants inside of a tube. It breaks down into two parts: one part of experimental analysis and a numerical part. An experimental test bench was designed to test the evaporation of refrigerants. The R134a and R407c refrigerants are tested. The heat exchange is characterized locally in a test tube of 1m length. We show that when the refrigerant flowrate increases, the heat exchange is improved. This phenomenon is explained by the refrigerant flow map which depends on the mass flow. It has been studied for both refrigerants. We studied the influence of the structure of the inner wall of the tube on the heat exchange. Several tubes were tested and compared. Correlations are established to predict the heat transfer coefficient and the pressure drop for the evaporation of the two fluids inside each tube. A comparison of the performance of two the refrigerants was performed: heat transfer intensification, pressure drop and the evaporation length are studied. Finally, a numerical model is designed to predict the characteristics of the evaporation inside a tube heated by a hydraulic system. The variation of the refrigerant saturation temperature and the decrease of the water heating temperature are taken into account. The resolution is made by combining the equations of the momentum, mass and heat conservation
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Ionescu, Constantin. "Etude expérimentale et théorique de l'écoulement et des transferts thermiques d'un fluide frigoporteur diphasique dans un canal rectangulaire de type échangeur à plaques." Lyon, INSA, 2008. http://www.theses.fr/2008ISAL0032.
Full textAbstract:
Ce travail concerne le comportement thermo-hydraulique d’un fluide frigoporteur diphasique particulier, le « coulis de glace stabilisée », en écoulement dans un canal rectangulaire du type échangeur à plaques. Ce réfrigérant secondaire se compose de particules de taille millimétrique d’un gel organique contenant jusqu’à 90 % d’eau, mises en suspension dans une phase liquide, qui est une huile silicone de très faible viscosité. Les résultats expérimentaux issus de bilans sur les veines d’étude mettent en évidence une intensification importante du coefficient d’échange thermique, due à la présence des particules dans le fluide porteur. Pour un écoulement laminaire du coulis dans le canal de refroidissement, une multiplication moyenne par 3,7 à 6,4 du coefficient d’échange global par rapport au fluide monophasique a été enregistrée pour des fractions massiques en particules de 20 à 30 %. Dans le cas d’un écoulement de transition, les augmentations sont de 2,3 à 4. Par régression des résultats expérimentaux, des corrélations pour le calcul des nombres de Nusselt local et moyen sont proposées pour les écoulements laminaire et de transition. La particularité de toutes les corrélations présentées est leur validité pour l’échange thermique dans le cas d’un fluide pur aussi bien que pour un fluide chargé en particules solides. Un modèle pour l’étude du comportement thermique d’un fluide frigoporteur diphasique pendant son refroidissement en écoulement laminaire dans un canal rectangulaire, a été développé. L’évolution des valeurs expérimentales et théoriques pour la température moyenne du fluide, le flux thermique qui traverse les parois et le coefficient d’échange thermique paroi-fluide est analogue du point de vue qualitatif. L’accord quantitatif peut être considéré comme satisfaisant puisque les écarts n’excèdent jamais 15 %<br>This work relates to the thermo hydraulic behavior of a new two-phase secondary refrigerant, the "stabilized ice slurry", flowing through a rectangular channel of heat plate exchanger type. This secondary refrigerant is constituted by particles of about 1 mm of an organic gel containing up to 90 % water, maintained in suspension in a liquid phase, which is a silicone oil having a very low viscosity. The experimental results generated by the heat balances on the test sections highlight an important increase of the heat transfer coefficient, due to the particles presence in the carrying fluid. For a laminar flow of the slurry ln the cold channel, an average multiplication by 3. 7 to 6. 4 of the global heat transfer coefficient compared to the single-phase fluid was recorded for particles mass fractions of 20 to 30%. For a transition at flow, the increases range from 2. 3 to 4. By regression of the experimental results, correlations for the local and average Nusselt number calculation for the laminar and transition flows are proposed. The particularity of ali the presented correlations is their validity for heat exchange in the case of a pure fluid as well as for a fluid charged with solid particles. A madel for the thermal behavior study of a two-phase secondary refrigerant fluid during his cooling in laminar flow along a rectangular channel was developed. The evolution of the experimental and theoretical values for the fluid average temperature, the heat flow which crosses the walls and the heat transfer coefficient wall-fluid is similar from the qualitative point of view. The quantitative agreement can be regarded as satisfactory since the variations never exceed 15%.
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Jomard, Thierry. "Etude du refroidissement de composants électroniques de puissance par ébullition de substituts du R 113." Lyon, INSA, 1991. http://www.theses.fr/1991ISAL0036.
Full textAbstract:
Dans le domaine de la traction ferroviaire, le courant capté au niveau de la caténaire sert à l'alimentation des moteurs de traction et au fonctionnement de tous les auxiliaires. Les diverses modifications qu'il subit à cet effet engendre des pertes thermiques, en particulier au niveau des semi-conducteurs de puissance, qu'il faut évacuer pour assurer le bon fonctionnement de l'ensemble. Parmi les solutions existantes, une des plus performantes reste le refroidissement par ébullition nucléée : les composants électroniques sont alors directement immergés dans un liquide diélectrique à l'état saturant. Jusqu'à ce jour, un fluide s'était imposé en raison de ses diverses qualités: Je R113. L'utilisation de ce dernier étant condamnée à moyen terme, il convient de lui trouver un substitut. Les éventuels substituts existants à ce jour appartiennent tous à la famille des perfluorocarbonés. Après s'être assuré que les fluides répondaient correctement aux contraintes autres que thermiques, on évalue dans un premier temps, -les performances obtenues lors de l'ébullition nucléée sur une surface chauffante simple. Un moins bon comportement thermique des fluides substituts, tant en ce qui concerne les coefficients d'échange que les flux critiques, est mis en évidence. Il influe sur les performances des systèmes actuellement utilisés et cela implique une amélioration de ceux-ci. Une meilleure connaissance des phénomènes intervenant dans le processus d'échange est nécessaire. Cette connaissance est acquise de deux mani8res complémentaires : par la réalisation d'essais avec différents substituts sur des prototypes instrumentés et par la mise au point d'une modélisation par éléments finis. Les résultats de ces deux démarches montrent que l'on peut retrouver, voire améliorer, les performances initiales<br>Within the field of railway traction, the ·current coming from the catenar is used for traction engines and for the operation. Of ali auxiliary equipments. The various modifications it undergoes lead to thermal fosses, in particular within power semi-conductors. These fosses have to be evacuated in order to assure the good operation of the whole. Among existing solutions, one of the best peforming ones is nucleate boiling cooling: electronic components are directly immersed in a dielectrical liquid in saturated state. Until today a fluid have been imposed due to its various qualities: the R113. The use of this latter being condemned in mean period of time, it cornes to find a substitute for it. Ali evantual existing substitutes belong to the perfluorocarbonated family. After being assumed than these fluids respond correctly to constraints other than thermal, we evaluate on a first time performances obtained du ring nucleate beiJing over a heated plate. A Jess good thermal behavior of substitutes, with regard to exchange coefficient and critical he at fluxes, is observed. It influences system performances which are used actually and this implies the ir improvment. A better knowledge of phenomenas occuring within the exchange process is necessary. This knowledge is acquired in two complementary ways: by the conduction of experiments with various substitutes on prototypes and by the set up of modelization with finish element. The results of both proceedings show that we can recover, even improve, initial performances
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Ducoulombier, Maxime. "Ébullition convective du Dioxyde de Carbone : étude expérimentale en micro-canal." Lyon, INSA, 2010. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2010ISAL0013/these.pdf.
Full textAbstract:
Les préoccupations relatives à la destruction de la couche d’ozone et au réchauffement climatique ont suscitées un regain d’intérêt pour l’usage du dioxyde de carbone comme fluide frigorigène. La présente étude a pour objectif de synthétiser l’état des connaissances sur l’ébullition convective du CO2 mais aussi d’élargir l’investigation à des conditions nouvelles. Les données d’échanges thermiques disponibles dans la littérature sont analysées en fonction du diamètre du canal et de la température de saturation. Une réflexion est proposée sur les mécanismes physiques, y compris les configurations d’écoulement, qui influencent les échanges thermiques et qui leur donnent des caractéristiques particulières. La validité des méthodes de prédiction du coefficient d’échange thermique et des pertes de pression est discutée pour le cas du CO2. Du point de vue expérimental, une section d’essai a été mise au point pour étudier l’évaporation du CO2 dans un micro-canal de 0,529 mm de diamètre. Des mesures de pertes de pression et du coefficient d’échange thermique local ont été obtenues principalement pour trois températures de saturation, - 10 ; -5 et 0 °C, trois densités de flux thermique, 10 ; 20 et 30 kW/m2, et pour des vitesses massiques comprises entre 200 et 1200 kg/m2. S. Les résultats des principales méthodes de prédiction sont comparés à nos mesures et de nouvelles approches corrélatives sont proposées. L’évaporation convective (en opposition à l’ébullition nucléée) semble jouer un rôle important dans les échanges thermiques. Par ailleurs, une augmentation inattendue du titre de début d’assèchement avec la vitesse massique a été observée pour une température de - 10 °C<br>Environmental concerns regarding ozone depletion and global warming induced a renewed interest in the use of carbon dioxide as a refrigerant. The aim of the present study is to do a synthesis of the current knowledge on CO2 flow boiling. The purpose is also to extend the experimental investigation to new conditions. Heat transfer data from the open literature have been analysed depending on the channel diameter and the saturation temperature. A reflection is presented on the physical phenomena, including flow patterns, playing a part in the heat transfer and leading to specific behaviours. Regarding the available methods to predict the heat transfer coefficient and the pressure drop, their adequacy is also discussed for the case of CO2. Concerning the experimental work, a test section was set up so as to study the CO2 vaporisation in a single 0. 529 mm tube. Local heat transfer coefficient and pressure drop data were obtained mainly for three saturation temperatures, i. E. -10; -5 and 0 C, three heat fluxes, i. E. 10; 20 and 30 kW/m2, and for mass velocities ranging from 200 to 1200 kg/m2. S. Results from well know prediction methods are compared to our measurements, and new correlative approaches are also suggested. It seems that convective vaporisation (as opposed to nucleate boiling) represents an important contribution to the heat transfer. Moreover, an unexpected increase of the dryout inception quality when the mass flux rises is observed for a temperature of - 10 C
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Faucheux, Matthieu. "Contribution à l'étude d'un procédé de cristallisation d'une solution aqueuse en écoulement : application à la production de fluide frigoporteur diphasique." Nantes, 2006. http://www.theses.fr/2006NANT2103.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'étude d'un générateur de fluides frigoporteurs diphasique fonctionnant à l'aide d'un échangeur tubulaire. L'utilisation de ces fluides secondaires permet de réduire la masse de fluide frigorigène qui contribue à l'effet de serre. Dans ce premier temps, nous avons étudié l'influence de la rugosité Ra d'une paroi sur la rupture de surfusion. Les résultats montrent que le degré de surfusion évolue selon une loi puissance de la rugosité. Nous avons étudié dans un deuxième temps la cristallisation en écoulement à l'aide d'un échangeur tubulaire transparent. Les enregistrements vidéo nous ont permis de déterminer les différentes étapes de la production de coulis de glace à l'aide d'un échangeur tubulaire et de mesurer les différentes vitesses de rétro-diffusion du front de cristallisation observées. Enfin nous avons développé un modèle numérique capable de simuler la cristallisation de solutions avec rupture de surfusion qu'elles soient statiques dans une cellule cylindrique ou en écoulement dans un tube. Ce travail financé par l'ADEME (Agence De l'Environnement et de la Maîtrise de l'Énergie) et la région Pays-de-Loire contribue à l'avancement sur l'étude des générateurs de coulis de glace qui est aujourd'hui le prinicipal verrou de cette technologie.
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Rerhrhaye, Amal. "Contribution à l'étude de divers couples frigorigènes : Application à la réfrigération solaire photothermique." Nancy 1, 1986. http://www.theses.fr/1986NAN10093.
Full textAbstract:
Détermination du profil annuel de l'irradiation globale dans plusieurs sites de climat aride, en vue de la production de froid. Étude des propriétés physico-chimiques de trois couples frigorigènes : CACL::(2)-NH::(3), BACL::(2)-NH::(3), MGCL::(2)-NH::(3). Détermination du couple le plus adapté à la production de froid dans les zones tropicales. Présentation des résultats expérimentaux du fonctionnement d'un réfrigérateur solaire photothermique de capacité de 380 L installé à Madagascar
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Amrousse, Rachid. "Amorçage catalytique de mélanges H2/O2 à froid." Poitiers, 2010. http://www.theses.fr/2010POIT2328.
Full textAbstract:
Le sujet de recherche s'inscrit dans le cadre de travaux soutenus par le CNES et effectués en collaboration avec Air Liquide pour la préparation et le contrôle des catalyseurs destinés à l'amorçage catalytique de mélanges froids H2/O2. Il concerne le renforcement des activités R&T-CNES et Air Liquide visant à préparer le développement d'un démonstrateur de propulseur catalytique de tassement d'ergols de poussée 10 à 100 N, utilisable pendant les phases balistiques d'un moteur d'étage supérieur. Une seconde application plus prospective est la possibilité d'allumage catalytique d'un moteur cryogénique réallumable LO2-LH2 tel que le moteur Vinci. Les travaux de recherche tiennent compte des activités effectuées en concertation avec Air Liquide, et concernent principalement le développement d'un banc d'essais de laboratoire à échelle réduite afin de diminuer le coût des essais ainsi que la masse des catalyseurs nécessaires, d'élargir la matrice des plans d'expériences et de déterminer les paramètres cinétiques à basse température ainsi que l'optimisation de méthodes de préparation des catalyseurs à base de métaux nobles pour une utilisation future sur un démonstrateur de propulseur voire un éventuel propulseur de type vol. La température des mélanges H2/O2 est contrôlée en utilisant une huile non inflammable refroidie à l'aide d'un cryoplongeur. Le refroidissement des prémélanges gazeux est effectué dans une cuve par une ligne sous forme de serpentin et d'une longueur largement suffisante afin d'assurer des mélanges homogènes et bien refroidis avant d'atteindre le lit catlytique. Les tempréatures visées au niveau laboratoire vont jusque 180 K<br>The topic research is part of work supported by CNES and carried out in collaboration with Air Liquide for the preparation and control of catalysts for the catalytic ignition of cold H2/O2 mixtures. It concerns the strengthening of R&T-CNES and Air Liquide to prepare for the development of a catalytic thruster demonstrator for propellant settling thrust 10-100 N, used during the ballistic phases of upper-stage engine. A second application is the most prospective possibility of catalytic ignition of a restartable cryogenic LO2-LH2 engine as the Vinci type. The research work includes the activities carried out in cooperation with Air Liquide, and concern mainly development of a laboratory scale bench testing to reduce the cost of tests and the mass of necessary catalysts, expand the matrix of experimental design and determine the kinetic parameters at low temperature and optimization of catalysts preparation methods based on noble metals for future use by a thruster demonstrator or even a possible booster type thruster flight. The temperature of H2/O2 mixtures is controlled using a non-flammable oil cooled with a cryo-thermostat. The cooling of premix gas is performed in a tank through a line as a coil a length more than sufficient to ensure the homogeneous mixtures and cold before reaching the catalyst bed. Temperatures in the laboratory are referred up to 180 K
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Toublanc, Cyril. "Amélioration du cycle frogorifique trans-critique au CO2 par une compression refroidie : évaluations numérique et expérimentale." Paris, CNAM, 2009. http://www.theses.fr/2009CNAM0657.
Full textAbstract:
Les émissions mondiales de gaz à effet de serre, du domaine du froid et de la climatisation, sont à la fois d’origine directe et indirecte. Elles sont respectivement liées à la nature des fluides frigorigènes utilisés et aux consommations énergétiques des systèmes. La recherche de nouvelles molécules de synthèse à faible pouvoir de réchauffement global et l’emploi de fluides naturels dans des architectures de cycle adaptées constituent la base de ce travail. Concernant ce dernier point, la compression isotherme pallie efficacement les propriétés thermodynamiques du dioxyde de carbone, qui sont peu favorables aux systèmes à compression de vapeur. Cette transformation idéale permet l’obtention d’un COP équivalent à 92 % du COPCarnot. L’injection d’huile dans la chambre de compression, sous forme de fines gouttelettes, a été envisagée pour approcher cette compression isotherme. Son potentiel a tout d’abord été évalué par simulation numérique pour des compresseurs piston et scroll. Il est apparu qu’une taille de goutte de 25 m et un débit d’huile trois fois plus important que celui du CO2, conduisent à un gain énergétique substantiel : + 30 % par rapport au cycle trans critique conventionnel. La faisabilité d’obtention d’un spray, constitué de gouttelettes d’un diamètre moyen de 50 m, a fait l’objet d’une première validation expérimentale. Cette solution qui peut être combinée avec d’autres innovations technologiques pourrait permettre d’avoir des équipements frigorifiques, au dioxyde de carbone, ayant un impact environnemental global inférieur à celui des systèmes utilisant des fluides de synthèse.
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Trinquet, François. "Elaboration et caractérisation thermophysique d'un matériau à changement de phase pour la distribution de froid par fluide frigoporteur diphasique." Paris 7, 2008. http://www.theses.fr/2008PA077071.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est d'étudier les caractéristiques thermophysiques d'un Matériau à Changement de Phase (M. C. P. ) pour la distribution de froid par fluide frigoporteur diphasique. L'avantage de travailler avec ce type de fluide consiste à utiliser comme moyen d'échange énergétique non seulement la chaleur sensible du fluide frigoporteur mais également l'énergie stockée ou cédée lors de la transition de phase du M. C. P. (solide- liquide dans notre cas). Le M. C. P. Proposé par cette étude est composé d'un élément à changement de phase, une paraffine issue de la famille des n-alcanes, avec un point de fusion de l'ordre de 7°C et d'une matrice à base de copolymère tribloc. Le compromis répondant le mieux aux besoins du point de vue énergétique et de la résistance mécanique nous entraîne à réaliser un M. C. P. Comportant 75% de paraffine et 25% de copolymère tribloc. Ce M. C. P. Ainsi constitué et immergé dans son fluide porteur, de l'eau, permet d'obtenir, pour des concentrations massiques de l'ordre de 30% en M. C. P. , des gains en terme de densité énergétique supérieurs à 50% par rapport au fluide porteur seul. Cette étude s'intéresse également à la qualité des échanges d'un tel fluide, que nous appelons coulis de paraffine stabilisée : le coefficient d'échange par convection de ce coulis peut s'avérer être supérieur à celui du fluide porteur seul suivant le fluide porteur considéré. Des études complémentaires ont été réalisées afin de déterminer des temps de fusion de ce type de M. C. P. En cuve agitée en vue d'être développées pour dimensionner des réseaux de distribution de froid utilisant notre coulis de paraffine stabilisée<br>The aim of this thesis is to study the thermophysical characteristics of a Phase Change Material (P. C. M. ), for the cold distribution, by a two phase secondary refrigerant. The advantage of working with this type of fluid is to use, as a means of exchanging energy, not only heat sensitive refrigerant fluid, but also the energy stored or disposed of during the transition phase of P. C. M. (solid-liquid in our case). The P. C. M. Proposed in this study is composed of a phase change element - a paraffin from the family of n-alkanes - with a melting point 01 about 7°C and a matrix based on a copolymer triblock. The compromise that best meets the needs from the energy point of view and the solidity, led us to achieve an P. C. M. With paraffin 75% and 25% of copolymer triblock. This P. C. M. Thus formed and immersed in its fluid-carrying, water, can get for mass concentrations on the order of 30% in P. C. M. , gains in terms of energy density greater than 50% compared to only fluid bearer. The study also examines the quality of exchanges of such a fluid, which we call stabilised paraffin slurry the exchange ratio by convection of the grout can be higher than fluid bearer only after the fluid bearer considered. Additional studies were conducted to determine the melting time of such P. C. M. In an agitated tank in order to be developed to scale cold distribution networks using our stabilised paraffin slurry
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Margat, Laurent. "Etude thermohydraulique en évaporation de la charge en fluide diphasique dans un canal corruge brase." Aix-Marseille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX11018.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail de these est de caracteriser la charge (masse) en fluide frigorigene diphasique dans un canal corrugue brase. Parallelement, une etude experimentale du transfert de chaleur en evaporation ainsi qu'une etude de la perte de pression par frottement ont ete menees. Une methode experimentale de mesure de la charge par prelevement a ete concue. Un dispositif de mesure du transfert de chaleur par mesure locale de temperature et chauffage direct par effet joule a ete realise. Une analyse des charges mesurees a ete menee par la methode du drift flux model et montre une grande influence du flux massique et la possibilite d'une retention de liquide immobile dans le canal. Les pertes de pression par frottement en ecoulement monophasique et diphasique ont ete confrontees au modele des milieux poreux et au modele de lockhart-martinelli & chisholm. Le type d'ebullition dans le canal a ete caracterise comme etant celui de l'evaporation convective. Une relation simple entre les mesures de charge, de perte de pression par frottement et de transfert de chaleur a ete etablie suivant le modele des ecoulements annulaires. Cette relation montre que l'influence du flux massique sur la charge de fluide est essentiellement liee a la dependance de la retention de liquide avec ce flux massique. Une comparaison des pertes de pression et de la charge a ete effectuee entre le canal corrugue et un faisceau de tubes issu d'un echangeur conventionnel pour des performances thermiques identiques.
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Ben, Lakhdar Mohamed Ali. "Comportement thermohydraulique d'un fluide frigoporteur diphasique : le coulis de glace : étude théorique et expérimentale." Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0092.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'étude thermohydraulique d'un mélange diphasique solide-liquide, composé de particules de glace en suspension dans une solution aqueuse d'éthanol, utilisé comme fluide frigoporteur dans une boucle de refroidissement indirect. Les caractéristiques thermophysiques du mélange diphasique ainsi que celles de la solution résiduelle sont calculées à partir des propriétés d'un mélange idéal de corps purs corrigées par une fonction d'excès, et prolongées au domaine diphasique par l'utilisation de relations empiriques. La méthode de calcul fait l'objet d'un programme informatique. La production du coulis de glace au niveau d'un échangeur de chaleur à surface raclée (ECSR) est caractérisée thermiquement par des corrélations semi-empiriques qui permettent de prédire le nombre de Nüsselt avec une incertitude maximale de ± 15 %. Différents mécanismes (formation d'une couche de glace compacte ou dendritique) peuvent expliquer l'influence importante de la concentration en éthanol sur les transferts thermiques au sein de L'ECSR. Des phénomènes de surfusion et de décollement de plaques de glace ont aussi été mis en évidence. L'utilisation du coulis de glace au niveau d'un tube en cuivre soumis à une densité de flux de chaleur imposée et représentant un élément d'échangeur de chaleur, est caractérisée thermiquement par des corrélations semi empiriques qui permettent de déterminer localement le nombre de Nüsselt avec une incertitude de ± 13 %. Par rapport à un mélange monophasique, le coefficient d'échange est multiplié par un facteur supérieur à 5, lorsque la fraction massique en glace passe de 0 à 0,28. Au delà de cette fraction en glace le coefficient d'échange n'augmente plus. Un modèle local tridimensionnel d'écoulement et de transfert thermique basé sur les équations de bilan a été mis en œuvre à l'aide du code de calcul PHOENICS. Si les résultats pour un fluide monophasique sont validés par l'expérience, par contre ceux obtenus pour le fluide diphasique, traité comme un fluide monophasique équivalent, conduisent à des résultats trop éloignés de la réalité<br>This work concerns the thermal-hydraulic study of a two phase solid-liquid mixture, constituted by a suspension of fine ice particles in an aqueous solution, used as a secondary refrigerant in an indirect cooling loop. The thermophysical properties of the two phase mixture and those of the residual solution are calculated from properties of an ideal mixture of pure compounds corrected by a function of excess, and prolonged in the two phase domain with empirical correlations. A computer program has been developed in order to calculate these properties. The production of the ice slurry in a Scraped Surface Heat Exchanger (SSHE) is characterized thermally by semi-empiric correlations that permit to predict the Nüsselt number within 15 %. Different mechanism (formation of a compact ice layer or dendritic) can exp lain the influence of the ethanol concentration on the thermal transfers within the SSHE. Phenomena of supercooling and detachment of ice plates have also been shown. The ice slurry flow in a copper pipe submitted to a constant wall heat flux and representing an element of heat exchanger is characterized thermally by semi empiric correlations that permit to predict the local Nüsselt number within 13 %. Compared to a single phase, the heat transfer coefficient is multiplied by a factor greater than five, when the mass ice fraction increases by 0 to 0. 28. Beyond this ice fraction the heat exchange coefficient doesn’t increase anymore. A local three dimensional model of flow and heat transfer based on equations of balance has been developed by using a computational fluid dynamics code (PHOENICS). If the results for a single phase fluid are validated by the experience, on the other hand those obtained for the ice slurry give some results too distant from the reality
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Demasles, Hélène. "Etude des transferts de chaleur d'un fluide frigoporteur diphasique à changement de phase liquide-solide dans un échangeur à plaques lisses." Lyon, INSA, 2002. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2002ISAL0022/these.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'étude des échanges thermiques d'un mélange diphasique, composé de particules d'eau en suspension dans de l'huile siliconée en circulation dans une boucle fermée. L'eau, contenue dans une matrice poreuse en polymère, est congelée par passages successifs dans un échangeur à plaques lisses. L'analyse des données de la littérature concernant la thermo-hydraulique de ces fluides dans les échangeurs montre des lacunes importantes en terme de données expérimentales et de méthodes prédictives pour le calcul des coefficients de transfert et de perte de pression. Les résultats expérimentaux, issus de bilans globaux sur la section d'essais, mettent en évidence l'effet dopant des particules sur le coefficient d'échange. Avant le changement de phase, les effets micro-convectifs des particules en rotation sur elles-mêmes améliorent le coefficient d'échange de 135 %. Une amélioration supplémentaire comprise entre 100 et 1500 % apparaît lors du changement de phase. Les fluctuations observées suivant les essais sont certainement provoquées par la formation d'un lit due aux faibles vitesses d'écoulement. Les résultats du modèle montrent que les particules agissent comme des sources lorsqu'elles libèrent leur chaleur latente : elles bloquent la descente en température. Le gradient de température en paroi restant élevé, les échanges thermiques sont améliorés par rapport à un fluide monophasique. Lors de la congélation des particules, la rhéologie de la suspension varie fortement. La distribution des particules dans l'écoulement est certainement modifiée entraînant une détérioration très importante des transferts thermiques. Une étude rhéologique approfondie de la suspension est nécessaire pour une meilleure compréhension des phénomènes observés, mais ces premiers résultats montrent déjà un gain énergétique important apporté par les particules sur une gamme de température comprise entre 0 et -6°C<br>The purpose of the work is to study diphasique mixture heat exchange composed of water particles suspended in siliconed oil circulating in a closed loop. Water, contained in polymer porous matrix, is freezing by successive passages in plane plate heat exchanger. Thermo-hydraulic literature data analysis about these fluids in exchangers shows important blanks in exchange coefficient and pressure drop forecast methods and in experimental data. Experimental results, issued of global energy balance on a test section specifically conceived and made for this study, show doping effect on exchange coefficient. Before phase change, microconvective effects of rotating particles improve exchange coefficient of 2,3 factor. Supplementary enhancement included between 2 and 16 appeared during phase change. Trial measured discrepancy are certainly induced by bed layer formation due to low flow speed. At the end of particle freezing, when latent heat is not involved anymore in exchange enhancement, important heat transfer reduction is observed. This is attributed to the cooling suspension rheological evolution and the change of flow particle distribution. Modelling results corroborate heat exchange improvement due to phase change : particles act as sources when discharging there latent heat. They stop fluid temperature dropping and enable to keep a high wall temperature gradient. A deepened suspension rheological study is necessary for a better understanding of observed phenomenon, nevertheless these first results show already an important energetic profit brings by particles in range temperature of 0 and –6 °C
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Hallot, Jacques. "Distillation par transfert de vapeur entre les deux échangeurs couplés d'une pompe à chaleur à compression : application à la régénération de solutions aqueuses fortement hygroscopiques." Nice, 1989. http://www.theses.fr/1989NICE4332.
Full textAbstract:
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
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Leblay, Patrick. "Optimisation d'un évaporateur à mini-canaux par la maitrise de la distribution en fluide frigorigène." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00832994.
Full textAbstract:
L'objet de cette étude est l'optimisation de la distribution d'un fluide diphasique dans un évaporateur compact à mini-canaux. Une méthode de mesure, basée sur la thermographie infrarouge, a été développée pour caractériser la distribution des échanges thermiques en paroi de l'échangeur, représentatifs de la distribution du fluide. Cette méthode a été validée sur une maquette d'évaporateur à mini-canaux avec un fluide monophasique, puis avec un mélange eau-air. L'influence des débits et des titres en gaz du fluide sur la distribution a été étudiée, ainsi que l'orientation de l'échangeur. Il a été mis en évidence que la distribution dans l'échangeur est fortement dépendante de l'inertie de la phase liquide du fluide. L'introduction d'un corps poreux dans le distributeur permet de limiter cet effet. Un outil de simulation numérique de la distribution du fluide diphasique (eau-air et fluide frigorigène) dans un évaporateur a été développé puis validé par des résultats expérimentaux.% Ces essais ont mis en évidence l'importance majeure de l'inertie de la phase liquide sur la distribution des échanges. Un corps poreux a donc été inséré dans le distributeur, de façon à briser l'élan de la phase liquide. Les résultats montrent l'effet bénéfique obtenu, pour une augmentation des pertes de charge négligeable. Enfin, un outil de simulation numérique a été développé puis validé. Cet outil a pour vocation de prédire la distribution des échanges thermiques et du fluide frigorigène au sein d'un évaporateur.
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Leblay, Patrick. "Optimisation d'un évaporateur à mini-canaux par la maitrise de la distribution en fluide frigorigène." Phd thesis, Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066519.
Full textAbstract:
L'objet de cette étude est l'optimisation de la distribution d'un fluide diphasique dans un évaporateur compact à mini-canaux. Une méthode de mesure, basée sur la thermographie infrarouge, a été développée pour caractériser la distribution des échanges thermiques en paroi de l'échangeur, représentatifs de la distribution du fluide. Cette méthode a été validée sur une maquette d'évaporateur à mini-canaux avec un fluide monophasique, puis avec un mélange eau-air. L'influence des débits et des titres en gaz du fluide sur la distribution a été étudiée, ainsi que l'orientation de l'échangeur. Il a été mis en évidence que la distribution dans l'échangeur est fortement dépendante de l'inertie de la phase liquide du fluide. L'introduction d'un corps poreux dans le distributeur permet de limiter cet effet. Un outil de simulation numérique de la distribution du fluide diphasique (eau-air et fluide frigorigène) dans un évaporateur a été développé puis validé par des résultats expérimentaux. % Ces essais ont mis en évidence l'importance majeure de l'inertie de la phase liquide sur la distribution des échanges. Un corps poreux a donc été inséré dans le distributeur, de façon à briser l'élan de la phase liquide. Les résultats montrent l'effet bénéfique obtenu, pour une augmentation des pertes de charge négligeable. Enfin, un outil de simulation numérique a été développé puis validé. Cet outil a pour vocation de prédire la distribution des échanges thermiques et du fluide frigorigène au sein d'un évaporateur<br>The purpose of this study is the distribution optimization of a two-phase fluid in a small-channel evaporator. A measurement method, based on infrared thermography, was developed to characterize the heat transfer distribution over the heat exchanger wall, which is representative of the fluid distribution. This method was validated on a small-channel evaporator model with a single-phase fluid, and then with an air-water mixture. The influence of flow rate and quality on the fluid distribution has been studied, along with the orientation of the exchanger. It was revealed that the distribution in the heat exchanger is highly dependent on the inertia of the liquid phase of the fluid. The introduction of a porous body in the header limits this effect. A numerical simulation tool for the distribution of two-phase fluid (air-water and refrigerant) in an evaporator has been developed and was validated by experimental results
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Barbouchi, Sami. "Pompe à chaleur haute température pour la réhabilitation des systèmes de chauffage dans le résidentiel." Paris, ENMP, 2007. http://www.theses.fr/2007ENMP1648.
Full textAbstract:
Le changement climatique et la diminution des ressources énergiques amènent à chercher des solutions nouvelles afin d’améliorer l’efficacité énergétique et réduire les émissions des gaz à effet de serre. En France, le chauffage du bâtiment constitue 22% de la consommation d’énergie finale et 7% des émissions de CO2. Le parc de bâtiments se renouvelle très lentement (de l’ordre de 1% par an). Ainsi la diminution rapide (de l’ordre de quinze ans) du niveau d’émissions de CO2 repose sur un ensemble de solutions techniques adaptées au marché de la réhabilitation. C’est dans ce cadre que s’inscrit le développement d’une pompe à chaleur (PAC) à haute efficacité énergétique. Toutefois, afin de relever ce défi, elle doit répondre aux différentes contraintes de la réhabilitation, notamment en termes de température de distribution. Techniquement, elle doit pouvoir présenter des performances élevées, aussi bien à basse température d’air extérieur (quand l’écart entre la source froide et le puits chaud est grand) qu’à des températures d’air extérieur modérées (quand l’écart entre la source froide et le puits chaud devient plus faible). Pour répondre à ces exigences techniques, une solution bi-étagée permettant un passage simple en configuration mono-étagée a été retenue. Ayant choisi cette solution, un travail de dimensionnement sur les différents composants de la machine a été réalisé avec une attention particulière portée à la sensibilité des différents paramètres de dimensionnement sur la performance énergétique globale de la pompe à chaleur. Il a été également possible en modélisant les différents composants de simuler le fonctionnement de la pompe à chaleur et de comparer les résultats de cette simulation à des résultats d’essais obtenus sur un prototype. A partir de ces résultats d’essais, un outil permettant de modéliser des maisons individuelles et leur système de chauffage a été adapté, afin d’aboutir à un calcul de COP saisonnier et d’étudier le comportement du système. Enfin, afin d’améliorer les performances saisonnières, le gain de la puissance variable à travers la variation de vitesse a été évalué grâce à un prototype et des calculs de COP saisonniers, démontrant ainsi son intérêt<br>Climate change and the decrease in energy resources lead to seek for new solutions in order to improve energy efficiency and reduce emissions of greenhouse gases. In France, heating of buildings constitutes 22% of final energy consumption and 7% of CO2 emissions. The renewal of the installed base of buildings is slow (in the range of 1% per year). Thus the fast decrease (in the range of fifteen years) in CO2 emissions depends on the number of technical solutions adapted to the refurbishing market. Within this context, a high-energy efficiency heat pump has been developed. However, to take up the challenge, such a heat pump has to comply with various refurbishing constraints, especially in terms of temperature distribution. Its technical performances have to be high, for low outdoor air temperature (large temperature difference between the cold source and the hot sink) as well as moderate outdoor air temperature (lower temperature difference between the cold source and the hot sink). To comply with those technical requirements, a two-stage system allowing an easy switch to single stage configuration has been selected. Then the various components of the system have been designed with a specific attention to the sensitivity of the different design parameters on the global energy efficiency of the heat pump. The modelling of the components has allowed simulating the operation of the heat pump and to compare the results to tests results obtained on a prototype. Based on these test results, a computational tool has been developed for the simulation of single houses and their heating system, leading to the calculation of the HSPF (heating seasonal performance factor), and the study of the system behaviour. In order to improve seasonal performances, the gain of variable capacity through speed variation has been evaluated using a prototype and calculations of HSPF, showing its interest
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Chegnimonhan, Victorin Kouamy. "Contribution à l'étude de cristallisation des mélanges binaires aqueux : surfusion et approche cinétique." Nantes, 2009. http://www.theses.fr/2009NANT2072.
Full textAbstract:
Les frigoporteurs diphasiques sont une technologie prometteuse. Une meilleure compréhension des cinétiques de cristallisation peut contribuer à la conception de générateurs performants. L’objectif de ces travaux est d’y participer. Une revue des théories classiques de nucléation et des modèles de cinétique de cristallisation est présentée. Divers résultats expérimentaux concernant la cristallisation partielle des solutions eau-MPG, eau-éthanol sont analysés dans le chapitre 2. Des essais de vieillissement ont montré que le degré de surfusion diminue rapidement au cours d'essais successifs. Le degré de surfusion diminue lorsque la concentration en MPG augmente, phénomène lié à la morphologie observée des cristaux : aiguilles, dendrites ou front plan. La vitesse de croissance des cristaux dépend du degré de surfusion et de la concentration en antigel qui modifie la diffusivité thermique, la viscosité et la tension superficielle des solutions. Un outil numérique conçu pour modéliser la cinétique de cristallisation des coulis résout l’équation de la chaleur 1D (instationnaire, non linéaire avec un terme source) couplée avec la cinétique de Nakamura. Ce code Matlab, basé sur des méthodes de recherche d’optimum par algorithme génétique, a été testé et validé. Il identifie les coefficients de transferts relatifs au dispositif expérimental, et les paramètres de cinétique. Dans une première approche, la cinétique de cristallisation des solutions de MPG apparaît être une fonction décroissante de la concentration. Le code est adapté pour étudier la cinétique de cristallisation d’autres substances, et peut présenter un intérêt pour des investigations en agro-alimentaire<br>Contribution to the study of the crystallization mechanisms of binary aqueous mixtures used in Refrigeration Engineering Ice slurries are a promising technology. A better understanding of crystallization kinetics may contribute to the design of efficient generators. The aim of this thesis is to contribute. A review of classical nucleation theories and models of solidification kinetics is made. Various experimental results on the crystallization of aqueous solutions (M. P. G. , ethanol) are discussed. Ageing tests have shown that supercooling decreases rapidly during successive tests. The degree of supercooling decreases with increasing concentration of MPG, a phenomenon linked to the observed morphology of crystals: needles, dendrites or plane front. The growth rate of crystals depends on supercooling and solute concentration which modify the thermal diffusivity, viscosity and surface tension of solutions. A simulation of crystallisation has been performed. The code solves the 1D unsteady, nonlinear heat equation with a source term due to heat release during solidification. The equation is coupled with the kinetics of Nakamura. The genetic algorithm based Matlab code has been tested and validated. It identifies the transfer coefficients for the experimental device and kinetic parameters for aqueous solutions. To a first approach, the kinetics of crystallization appears to be a decreasing function of the concentration of solute. Furthermore, the code is adapted to study the kinetics of crystallization of other substances, and may be relevant to investigations in food industry
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Yu, Yingzhong. "Approche générique des modes d'émissions de HFC-134a des systèmes de climatisation automobile." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004889.
Full textAbstract:
Les paramètres physiques à la base des fuites du fluide frigorigène HFC-134a dans les systèmes de climatisation automobile ne sont pas encore pleinement compris. Le but de ce travail de recherche est d'établir une méthode de mesures des débits de fuite de fluide frigorigène des systèmes de climatisation automobile ainsi que des composants de ces systèmes, et aussi de développer une approche générique de prévision de ces émissions. Dans la thèse, les fuites chroniques des différents composants des systèmes de climatisation automobile sont évaluées et hiérarchisées. Une méthode d'essais de laboratoire, basée sur la mesure de concentration dans un volume d'accumulation, est présentée pour déterminer les débits de fuite de systèmes et de composants. La précision de la mesure est aussi justifiée. Des mesures en régime permanent et pour plusieurs températures contrôlées sont effectuées afin de comparer le débit de fuite de l'ensemble du système et la somme des débits de fuite de tous les composants. Les simulations de la variation de température permettent de prédire les impacts des conditions climatiques annuelles quel que soit le climat. Les essais en régime dynamique sont également traités pour analyser la contribution du temps de fonctionnement du système aux émissions annuelles du système. Afin de vérifier la méthode d'essai en laboratoire, des opérations de récupération du fluide frigorigène ont été effectuées sur une quarantaine de véhicules avec une précision de +0 / -1 g. Sur la base des résultats des essais en laboratoire et de ceux obtenus sur la flotte de véhicules, un facteur de corrélation a été établi pour corréler les tests en laboratoire aux émissions mesurées sur le terrain. Les prévisions des émissions de tuyauteries flexibles utilisées dans les systèmes de climatisation automobile ont été développées en prenant en compte les effets de la température et de la pression. Les joints toriques typiques sont étudiés et deux modes de fuite: la perméation à travers des matériaux polymères et l'écoulement du gaz dans les micro-canaux sont distingués. Les performances d'étanchéité d'un joint torique radial sont étudiées en utilisant la méthode des éléments finis. Le comportement non-linéaire des déformations des polymères est pris en compte. L'analyse des facteurs principaux tels que la contrainte, la pression de contact maximale et le contact est basée sur les résultats de simulations numériques. Les deux modes de fuites permettent de comprendre les phénomènes clés des émissions et donc d'améliorer les performances d'étanchéité. En résumé, le débit de fuite d'un système de climatisation automobile est la somme des débits de fuite de toutes les sources de fuites. Ces sources sont de deux types: la perméabilité du gaz dans les polymères et l'écoulement du gaz dans les micro-canaux existant entre les joints et les parties métalliques des raccords. Pour chaque mode d'émission, une loi de comportement a été développée et les modèles prédictifs permettent de prévoir les débits de fuite avec un nombre limité de mesures.
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Youbi-Idrissi, Mohammed. "Impact de l'huile de lubrification sur les performances thermodynamiques des pompes à chaleur réversibles." Phd thesis, Conservatoire national des arts et metiers - CNAM, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011290.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'impact de la présence d'huile sur les performances énergétiques des systèmes frigorifiques. Pour caractériser cet impact, deux propriétés thermodynamiques ont été étudiées : la solubilité et l'enthalpie. Ainsi, une méthode de mesure simple a été présentée, permettant d'étudier le comportement de différents couples frigorigène/huile en phase transitoire ainsi qu'en équilibre stationnaire. Les données expérimentales ont été validées et modélisées. L'utilisation appropriée des courbes de solubilité a démontré le caractère nonazéotropique des couples frigorigène/huile qui se reflète directement sur le calcul d'enthalpie. Pour cette propriété, un modèle thermodynamique a été développé et expérimentalement validé. Son application a conduit à une nouvelle présentation du diagramme de Mollier tenant compte de l'huile. L'utilisation de ce diagramme montre, que parmi tous les éléments du circuit, l'évaporateur est plus pénalisé par la présence d'huile. Ses performances sont d'autant plus abaissées que la fraction massique circulante d'huile est élevée, que la surchauffe est faible et que le fluide frigorigène est plus soluble dans l'huile. Une étude expérimentale d'une pompe à chaleur réversible a confirmé que si les règles de l'art sont respectées et si le taux de circulation d'huile dans la machine est inférieur à 2%, l'impact de l'huile est réduit. Enfin, une modélisation locale d'une machine frigorifique complète, initialement chargé avec un mélange non-azéotropique, a permis d'analyser le profil de température, du coefficient d'échange et de la composition locale du frigorigène le long du circuit.
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Bou, Lawz Ksayer Elias. "Étude et conception de systèmes à efficacité énergétique améliorée fonctionnant au CO2 comme fluide frigorigène." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00625025.
Full textAbstract:
L'accroissement des émissions de gaz à effet de serre a amené l'Union Européenne à établir des politiques de réduction des émissions de ces gaz. Pour ce qui concerne la climatisation automobile, l'Union Européenne a décidé d'arrêter l'utilisation des fluides frigorigènes dont le GWP supérieur à 150 pour les nouvelles plate-formes à partir de 2011, et progressivement pour l'ensemble des véhicules neufs à partir de 2017. Le CO2 est un fluide candidat pour remplacer les fluides à GWP élevé. Les propriétés thermodynamiques du CO2 impliquent un cycle frigorifique trans-critique à basses performances énergétiques pour une température de puits supérieure à 31°C. La haute pression peut être optimisée afin de maximiser le COP du système. L'analyse exergétique du cycle montre que les principales pertes de performances proviennent de la détente isenthalpique et de la compression. Le cycle de réfrigération à éjecteur diphasique (équivalent au cycle de réfrigération à deux étages de compression à injection totale avec détente isentropique) se présente comme une solution qui réduit ces pertes. Un modèle 1D a été élaboré pour caractériser le fonctionnement de l'éjecteur et dimensionner des éjecteurs afin de les tester sur un banc d'essais. Des essais comparatifs ont été menés sur des cycles de réfrigération à CO2 avec et sans éjecteur. Les principaux résultats des essais sont : - quatre stratégies de contrôle expérimentalement vérifiées pour réguler la haute pression et la température d'évaporation via le détendeur électronique et la vanne de contrôle externe du compresseur, - la validation du modèle de la tuyère convergente - la validation du modèle 1D en testant 18 éjecteurs différents. Le modèle 1D développé a montré que l'éjecteur améliore jusqu'à 12% les performances énergétiques du cycle au CO2. Les buses développées peuvent être couplées à une roue pour constituer une turbine à impulsion, organe de détente isentropique. Il serait intéressant d'utiliser l'éjecteur dans une boucle de climatisation à air pour évaluer ses performances. Dans le cadre de pompes à chaleur utilisées pour produire de l'eau chaude sanitaire à 60°C, l'éjecteur diphasique permet une amélioration des performances de l'ordre de 10 % comparativement au cycle classique au CO2.
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Ghassempouri, Jamileh. "Etude du comportement de mélanges zéotropes dans les installations frigorifiques." Compiègne, 1999. http://www.theses.fr/1999COMP1250.
Full textAbstract:
Parmi les HFC candidats au remplacement du R22, ceux dont la courbe d'équilibre L-V d'ébullition s'écarte le moins de celle du R22 sont des mélanges zéotropes. L'objet de cette étude est de déterminer les conséquences de l'écart qui peut exister entre la composition circulante et la composition de charge des mélanges zéotropes, en fonction de la géométrie et du point de fonctionnement de l'installation frigorifique. Elle est basée sur une étude théorique synthétisée par un modèle numérique, puis validé expérimentalement. La composition circulante, qui régit la puissance transférée dans une machine frigorifique, est définie comme le rapport du flux molaire de chaque composant au flux molaire total du fluide frigorigène. En régime permanent, elle est constante tout le long du circuit. Le modèle utilisé simule un système frigorifique à compression de vapeur constitué d'un compresseur, d'un condenseur et d'un évaporateur, et d'accumulateurs haute et basse pression. Les calculs sont faits en régime permanent. Un premier modèle simplifié, destiné à mettre en évidence l'ordre de grandeur des écarts, suppose un flux de chaleur constant sur les échangeurs. Un second modèle, plus réaliste, prend en compte de façon détaillée les échanges thermiques à l'évaporateur et au condenseur. Les résultats numériques montrent que dans tous les cas, l'écart sur la composition circulante est de l'ordre de quelques pour-cent et le signe et la valeur de l'écart entre les compositions chargées et circulantes sont donc très dépendants de la configuration des volumes du circuit frigorifique. Il est presque nul quand le volume de l'accumulateur est de l'ordre de grandeur du volume du reste du circuit. Même lorsque l'installation ne comporte pas d'accumulateur de liquide, des écarts sensibles sont à attendre. Ces deux points ont fait l'objet de vérification expérimentale sur deux machines de conception et de taille différente. Il existe un bon accord avec des résultats théoriques.
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Padilla, Gomez Miguel David. "Experimental study of third (HFC) and fourth generation (HFO) refrigerants during flow boiling in singularities." Phd thesis, INSA de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00715788.
Full textAbstract:
The refrigerant charge reduction in HVAC\R systems is an important issue because it falls within environmental policies regarding refrigerants contributions to the greenhouse effect. A way to move toward charge reduction is to increase the compactness of heat exchangers, which means more complex designs of the evaporators. Nevertheless, while a large amount of studies have has been published on the thermal and hydraulic analysis of flow boiling of refrigerants in horizontal tubes, very little attention has been given to flow boiling in geometries different from straight tubes. This PhD thesis aims at studying the flow boiling characteristics of third generation (HFC) and fourth generation fluids such as HFO-1234yf in geometries which modify the fluid dynamics and two-phase flow with respect to horizontal straight tubes. To achieve this goal, an experimental test facility was specifically designed and built to conduct refrigerant evaporation experiments. This test facility allowed to perform flow regimes visualizations and pressure drop measurements in singularities (such as sudden contractions and return bends). First, two-phase flow regimes visualizations have been carried out using HFO-1234yf, R-134a and R-410A either in straight tubes or in singularities. A qualitative analysis of the flow behavior and also several comparisons to flow pattern prediction methods from the literature were conducted. The second objective of this work was to characterize the flow disturbances caused by singularities such as sudden contractions and return bends, and to study their effects on the hydrodynamic performance (e.g. pressure drop) of refrigerants.Lastly, pressure drop databases for third and fourth generation refrigerants are presented.
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Darbouret, Myriam. "Etude rhéologique d'une suspension d'hydrates en tant que fluide frigoporteur diphasique. Résultats expérimentaux et modélisation." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012125.
Full textAbstract:
Les fluides frigoporteurs diphasiques sont des suspensions de cristaux solides. Exploitant l'énergie de changement de phase solide/liquide, ils sont intéressants d'un point de vue énergétique pour le transport du froid. De plus, leur utilisation est un moyen de réduire les quantités de réfrigérants classiques utilisés. Des coulis de glace sont actuellement mis en place dans le domaine de la réfrigération. Cette technologie peut être étendue vers d'autres domaines d'application, à d'autres domaines de températures : la congélation et la climatisation. <br />Pour une application en climatisation, nous étudions une solution de TBAB (Bromure de Tetra-ButylAmmonium). A pression atmosphérique et pour des températures positives, cette solution cristallise pour former des composés similaires à la glace : des hydrates. Les propriétés physiques de la solution initiale et sa capacité à cristalliser ont tout d'abord été étudiées. Nous avons mis en évidence la possibilité de former deux types de cristaux de natures différentes.<br />Un dispositif expérimental permettant la caractérisation rhéologique des fluides frigoporteurs diphasiques a été élaboré. Les suspensions sont formées dans un échangeur à surface brossée et caractérisées par des mesures de débit et pertes de charge en conduites cylindriques. <br />Les coulis d'hydrates de TBAB peuvent être décrits par un modèle de type « fluide de Bingham ». Nous montrons que les paramètres rhéologiques (viscosité apparente et contrainte seuil) dépendent non seulement de la teneur en particules mais aussi du type d'hydrate en suspension et de la concentration initiale de la solution. La contrainte seuil est interprétée par les forces d'interactions entre particules de type Van der Waals. <br />Enfin, d'éventuels effets de stratification sont modélisés par une méthode de différences finies. Le principe est de calculer les profils de vitesse et de concentration en particules au cours de l'écoulement d'une suspension de cristaux en conduite. Les calculs sont validés par les profils de vitesse obtenus expérimentalement par P. Reghem (2002). Ce modèle permet d'évaluer l'influence du profil de concentration en particules sur les pertes de charge.
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Belghazi, Mourad. "Condensation d'un fluide pur et de mélanges zéotropes à l'extérieur d'un faisceau de tubes à surface améliorée." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2001. http://www.theses.fr/2001GRE10055.
Full text
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Jerbi, Salem. "Performances énergétiques des coulis d'hydrates dans une boucle pilote de réfrigération secondaire." Thesis, Lyon, INSA, 2011. http://www.theses.fr/2011ISAL0136.
Full textAbstract:
Pour être utilisé en réfrigération secondaire comme matériau à changement de phase dans un fluide frigoporteur, un hydrate doit posséder une enthalpie de dissociation élevée, à une température adaptée à l’application (positive pour de la climatisation) et à une pression acceptable pour une installation industrielle. De plus, le mélange diphasique doit présenter de bonnes conditions d’écoulement et d’échanges thermiques. Un dispositif dynamique constitué d'un réacteur agité et d'une boucle de circulation, placé dans une chambre climatique, a été développé pour l’étude de coulis d’hydrates de dioxyde de carbone. Pour ce dispositif, un protocole a été mis en œuvre pour le refroidissement d’une solution chargée en CO2, générant des coulis d'hydrate à taux d’hydrate allant jusqu'à 25°% véhiculant une chaleur latente importante (374 kJ.kg-1). Une étude cinétique sur la formation des hydrates de CO2 dans le réacteur agité à été réalisé et montre que la cinétique de formation de ces hydrates est de 2 %.h-1 dans le réacteur pour une pression, une température, et une vitesse d'agitation de départ de 3 MPa, 12 °C et 1042 tr/min et pour une température de consigne du groupe froid de -1 °C. L’étude rhéologique du coulis a permis de mettre en place une corrélation empirique de type Herschel-Bulkley en fonction du taux d’hydrates qui permet une caractérisation satisfaisante du comportement rhéologique du fluide. Les résultats de l’étude thermique ont permis d’établir des corrélations entre les nombres de Nusselt et de Reynolds qui caractérisent les régimes de fonctionnement thermique du système<br>To be used as phase change material in a secondary refrigerant, a hydrate must enclose a high dissociation enthalpy, at a temperature adapted to the application (positive for air-conditioning) and a pressure suitable for an industrial facility. Moreover, the two-phase mixture must present good conditions of flowing and heat exchange. A dynamical set-up with a stirred tank reactor with a loop of circulation, placed in a thermostated room, was developed for the study of carbon-dioxide-hydrate slurries. In this set-up, one protocol was carried out: by cooling of a water-CO2 solution, generating slurries hydrate rates 25 %, conveying a high latent heat (374 kJ.kg-1). A study of CO2 hydrate formation kinetics was lead in the tank reactor and the results showed the CO2 hydrate formation kinetics is 2 %.h-1 for a pressure, temperature and a stirring rate at the begin of 3 MPa, 12°C and 1042°rpm and a temperature of the chiller about -1°C. A study rheological allows the development of an empirical Herschel-Bulkley-type correlation as a function of the hydrate rate was achieved for rheological characterization of the fluid behavior. The thermal results obtained allow establishing correlation as a function of Nusselt and Reynolds number which characterize operational regimes of the system thermal
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Bouziane, Abderlkader. "Simulation et étude expérimentale d’une machine frigorifique au CO2 transcritique munie d’un éjecteur." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0014.
Full textAbstract:
Dans le contexte des recherches de réductions de l’impact environnemental des machines frigorifiques, l’utilisation du gaz carbonique comme fluide frigorigène est aujourd’hui une réalité. Toutefois, les propriétés thermodynamiques du CO2 impliquent un cycle frigorifique transcritique à basses performances énergétiques pour une température de source chaude proche de l’ambiante. Pour étendre le champ d’application de ce fluide, il est nécessaire d’augmenter l’efficacité des machines transcritiques. L’analyse exergétique du cycle montre que les principales pertes de performances proviennent essentiellement de la détente isenthalpique et de la compression. Afin de réduire ces pertes, l’utilisation d’un éjecteur comme organe principale de détente se présente comme une solution prometteuse. Ce travail apporte une contribution à l’étude des machines frigorifiques aux CO2 transcritique équipées d’éjecteur à la fois expérimentale et numérique pour développer la compréhension des phénomènes qui se produisent à l’intérieure de l’éjecteur afin d’améliorer les outils de dimensionnement de cet organe. L’étude numérique comporte un modèle unidimensionnel de l’écoulement du dioxyde de carbone à travers l’éjecteur. Ce modèle constitue un bon outil de prédiction des points de fonctionnement de l’éjecteur et des caractéristiques globales de l’écoulement : débit, vitesse, enthalpie... Le modèle reste une approche perfectible d'un milieu complexe. Il constitue néanmoins un bon outil pour l'optimisation de la géométrie de l’éjecteur. Après le dimensionnement et la fabrication de l’éjecteur, des essais comparatifs ont été menés sur la machine frigorifique au CO2 en fonctionnement avec et sans éjecteur. L’étude expérimentale a montré que l’éjecteur améliore jusqu’à 12,5 % la puissance frigorifique produite et 17 % le coefficient de performance de la machine. Les résultats expérimentaux réalisés ont été utilisés pour valider le modèle unidimensionnel développé, un accord satisfaisant a été trouvé entre les résultats issus du modèle et ceux expérimentaux, particulièrement en terme de débits avec un écart de l’ordre de 9 %<br>Carbon dioxide is being advocated to reduce the environmental impact of the refrigeration systems. However, the thermodynamic properties of CO2 imply supercritical refrigerating cycle with low energy performance when the hot source temperature is near that of the environment. The expansion losses of an isenthalpic throttling process have been identified as one of the largest irreversibilities of transcritical refrigeration cycles, which contribute to the low efficiency of such cycles. In order to recover the expansion losses and increase the cycle efficiency, it has been proposed to replace the expansion valve with an ejector expansion device. This work is devoted to the numerical and experimental study of the ejector expansion devices used in a transcritical vapor compression system using carbon dioxide as the refrigerant. The numerical study includes a one-dimensional model of the CO2 two-phase ejector. The developed model is a good tool for predicting the operation conditions of the ejector and the overall characteristics of the flow (mass flow, velocity, enthalpy.. The model is a good tool to optimizing the geometry of the ejector, although it can be improved. The ejector was manufactured and incorporated into an instrumented test bench. Experimental study showed that the transcritical CO2 refrigeration system using an ejector as the expansion device outperformed a conventional expansion-valve transcritical CO2 system in COP and cooling capacity by approximately 17 % and 12,5 %, respectively. The experimental results were used to validate the one-dimensional model, a satisfactory agreement was found between the numerical and experimental results, especially in terms of mass flow with a difference of 9 %
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Oignet, Jérémy. "Approche exergétique d'un procédé de réfrigération secondaire par coulis d'hydrates." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066590/document.
Full textAbstract:
L’utilisation des coulis d’hydrates comme Fluides Frigoporteurs Diphasiques (FFD) permet de réduire l’impact environnemental des systèmes frigorifiques car ces fluides possèdent une densité énergétique élevée. Leur application pour le stockage d’énergie thermique serait une réponse à une problématique industrielle de distribution de froid (climatisation, procédés de refroidissement). Un montage expérimental constitué d’une boucle de circulation et d’un réacteur de formation a été utilisé afin d’évaluer les caractéristiques thermo-hydrauliques des coulis d’hydrates de CO2 et a permis de déterminer les viscosités et les coefficients d’échange convectif des coulis. A l’aide de ces paramètres, une étude énergétique et exergétique a été réalisée sur le système. Cette étude a permis de développer un modèle numérique capable d’évaluer la distribution de l’énergie dans différents éléments du montage expérimental (réacteur de formation des hydrates et échangeur de chaleur pour la dissociation des hydrates), ainsi que de déterminer les pertes exergétiques engendrées par ces éléments. Un bon accord entre les données expérimentales et le modèle numérique pour le suivi en température du coulis lors de sa formation et dissociation a été montré. L’étude a confirmé que les fluides diphasiques présentent une plus grande efficacité énergétique et moins de pertes exergétiques que les fluides monophasiques<br>Hydrates slurries as two-phase secondary refrigerants (FFD) reduces the environmental impact of refrigeration systems because these fluids have a high energy density. Their use for cold storage could be a solution to an industrial cold distribution at various temperature levels (air-conditioning, cooling process or preservation temperature). An experimental device composed of a circulation loop and a formation tank enables to characterize the thermal-hydraulic properties of CO2 hydrates slurries in order to determine the viscosities and the convective heat transfer coefficients of hydrates slurries. With these hydraulic and thermal parameters, an energy study was carried out on the system. Within this study a numerical model was developed to evaluate the energy distribution in different experimental elements (hydrate formation tank and hydrates dissociation heat exchanger) and to determine the exergetic losses created by these components. A good agreement between the experimental data and the numerical model for the temperature evolution of the slurry has been shown. The study has confirmed that multi-phases fluids provide higher energy efficiency and less exergetic losses than one-phase fluids
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Ghoubali, Redouane. "Développement d’un prototype préindustriel de thermofrigopompe de petite à moyenne puissance." Thesis, Rennes, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAR0029.
Full textAbstract:
Dans le contexte actuel de durcissement de la réglementation thermique visant à améliorer l’efficacité énergétique des bâtiments, il est nécessaire de repenser les installations de chauffage, de rafraîchissement et d’eau chaude sanitaire. Un système thermodynamique multifonction, appelé thermofrigopompe (TFP), produisant simultanément de l’énergie frigorifique et calorifique, semble alors une solution intéressante. L’emploi d’un fluide frigorigène à faible potentiel de réchauffement global (le GWP exprimé en émissions équivalentes de CO2), dans les machines frigorifiques, permet de répondre de manière efficace à la problématique de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Cette thèse présente un prototype préindustriel de thermofrigopompe utilisant le propane comme fluide frigorigène. Le propane (R290) est intéressant d’abord pour son faible impact environnemental (ODP nul et GWP100ans =3) et pour ces performances énergétiques. Le prototype est le fruit d’une collaboration entre le Pôle cristal, centre technique froid et génie climatique de Dinan, et le laboratoire LGCGM de Rennes. Une nouvelle architecture du circuit frigorifique de la TFP est proposée avec une réduction significative du nombre d’électrovannes. Cette architecture permet une récupération efficace de la charge en fluide frigorigène lors des basculements entre les différents modes. Les besoins en chauffage, rafraîchissement et eau chaude sanitaire de trois types de bâtiments situés dans différents climats sont obtenus par simulation sous TRNSYS. La nature du bâtiment ainsi que le climat influencent fortement le caractère simultané des besoins. Un indicateur de besoins simultanés (TBS) est proposé afin d’identifier le bâtiment le plus adapté à une solution de production simultanée. Des essais en chambre climatique ont permis de valider le fonctionnement du prototype et de caractériser ses performances. Ces résultats expérimentaux ont servis à calibrer les modèles de composants et de machines frigorifiques pour chaque mode de fonctionnement développés avec le logiciel EES. Un bâtiment résidentiel collectif et un immeuble de bureaux ont été choisis dans l’étude comparative, afin d’évaluer l’influence de la nature des besoins sur les performances de la TFP. Les performances annuelles simulées par la méthode de corésolution (EES-TRNSYS) de la TFP sont comparées à une solution référence qui combine une PAC air/eau réversible pour le chauffage, et le rafraîchissement et un ballon thermodynamique pour l’ECS. Les résultats des simulations des performances saisonnières ont démontré que la piste des bureaux est intéressante dans le cas de zones nécessitant un fort besoin en rafraîchissement tout au long de l’année<br>In the current context of hardening of thermal regulations to improve the energy efficiency of buildings, it is necessary to reconsider the heating, cooling and domestic hot water installations. A multifunctional heat pump system for simultaneous heating and cooling (HPS), which simultaneously produces cooling and heating energy, seems to be an interesting solution. The use of a refrigerant with low global warming potential (GWP expressed in equivalent emissions of CO2) in the refrigeration machinery can respond effectively to the problem of reducing greenhouse gas emissions. This work presents a pre-industrial prototype of HPS using propane as refrigerant. Propane (R290) is interesting firstly for its low environmental impact (zero ODP and GWP100 = 3) and for the energy performance. The prototype is the result of the collaboration between the Technical Centre for refrigeration and HVAC, Pôle Cristal and LGCGM laboratory. A new architecture of the refrigerant circuit of the HPS is proposed with a significant reduction in the number of valves. This architecture allows for efficient recovery of the refrigerant charge when switching between modes. The needs for heating, cooling and domestic hot water for three types of buildings in different climates are obtained by simulation using TRNSYS. The nature of the building and climate strongly influence the simultaneous nature of the needs. A ratio of simultaneous needs (RSN) is proposed to identify the most suitable building for the simultaneous production of heating and cooling energy. Climate chamber tests were used to validate the operation of the prototype and characterize its performance. These experimental results were used to calibrate the models of components and refrigerating machines for each operation developed with EES software. A collective residential building and an office building were selected in the comparative study, in order to evaluate the influence of the nature of the requirements on the performance of the HPS. Annual performance simulated by the co-solving method (EES-TRNSYS) of HPS is compared to a reference solution that combines a reversible air / water heat pump for heating, cooling and thermodynamic water heater for domestic hot water. The simulation results of the seasonal performance showed that the office building is interesting in the case of areas requiring a strong need for refreshment throughout the year
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Mermond, Yannick. "Transferts de chaleur dans un mélange constitué de fluide frigorigène et d'huile." Nancy 1, 1999. http://www.theses.fr/1999NAN10287.
Full textAbstract:
La présence d'huile de lubrification dans les installations frigorifiques industrielles et domestiques, liée aux divers systèmes de compression, remet en cause les méthodes classiquement employées pour le dimensionnement des échangeurs de chaleur, et notamment les évaporateurs à tubes et calandres. Le caractère imprévisible de l'influence de l'huile sur l'ébullition en convection forcée des fluides frigorigènes a été souligné par de nombreuses études, qui mettent aussi en évidence un comportement local des transferts de chaleur. Un dispositif expérimental spécifique et un outil de dépouillement adapté, la thermique inverse, ont permis d'obtenir la distribution du coefficient de transfert de chaleur sur la paroi interne d'un tube lisse. Cette nouvelle représentation des résultats expérimentaux fait clairement apparaître l'influence du lubrifiant sur l'ébullition convective des fluides frigorigènes. Elle met aussi en évidence le couplage local des deux contributions à l'ébullition en convection forcée : ébullition nucléée et ébullition convective. L'intégration des résultats locaux aboutit à des valeurs locales moyennes du coefficient de transfert qui ont pu être comparées aux valeurs fournies par divers modèles de la littérature. Les limitations de ces modèles sont présentées. Des propositions sont faites afin de prendre en compte les divers effets du lubrifiant sur les transferts de chaleur, les configurations des écoulements diphasiques, ainsi que sur les pertes de pression linéaires<br>The phase out of chlorine containing refrigerants (CFC and HCFC) has led to the introduction of new refrigerants and lubricants to the market. The interest in using HFC fluids as working fluids in heat pumps and refrigerating systems has increased during the last decade due to their ability to replace fluids harmful to the stratospheric ozone layer. The study presents the influence of synthetic oil (POE ISO 68) on flow boiling of refrigerants R134a (pure fluid) and R410A (R32/R125 50%/50%). Local and average heat transfer coefficients and pressure drops have been measured for a smooth horizontal tube. The distribution of the heat transfer coefficient at the inner walI has been obtained from solving the inverse heat conduction problem (IHCP) and resulted in a local combination of nucleate and convective contributions to flow boiling. Local heat transfer coefficients have been averaged and displayed as a function of the vapour quality. For R134a: small amounts of oil (1 % to 6% in the liquid phase) increased the heat transfer coefficient at low and intermediate vapour qualities (Iess than 0. 60) compared to pure fluid. However a hugh reduction of the heat transfer has been observed at higher vapour qualities. For R410A: oil dramatically decreases the heat transfer coefficient compared to pure fluid. Pressure drops are also affected by small amounts of lubricant: an important increase has been noted for both fluids. Available design methods for flow boiling heat transfer coefficient (superposition, enhancement, asymptotic) badly predict the experimental results. Nevertheless a new design method accounting for flow patterns has shown good agreements. The influence of the lubricant on the heat transfer is discussed and a new proposition is made to calculate pressure drops
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Herbach, Richard. "Ecoulement laminaire d'un fluide réfrigérant en canal rectangulaire tournant : simulation numérique bidimensionnelle." Bordeaux 1, 1989. http://www.theses.fr/1989BOR10537.
Full textAbstract:
Etude de l'influence d'une rotation d'entrainement des parois sur la circulation secondaire d'un fluide avec ou sans transfert de chaleur. On presente un modele stationnaire qui permet des positions et orientations variables de l'axe de rotation
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Byrne, Paul. "Etude expérimentale et numérique d'une thermofrigopompe de petite à moyenne puissance à équilibrage sur air." Phd thesis, INSA de Rennes, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00702941.
Full textAbstract:
Les nouveaux bâtiments sont sujets à un renforcement de l'isolation thermique, à une augmentation des surfaces vitrées et à un accroissement des apports internes dus à des appareils électriques de plus en plus nombreux (ordinateurs, électroménager...). Cette tendance conduit à une diminution des demandes de chauffage mais peut engendrer des demandes de rafraîchissement en mi-saison et en période estivale. Les besoins en chauffage et en rafraîchissement deviennent plus équilibrés sur une journée et sur l'année en général. De plus, l'eau chaude sanitaire (ECS) occupe une place de moins en moins négligeable dans les besoins énergétiques totaux, ce qui provoque une simultanéité partielle des besoins en chaud et en froid dès que des demandes de rafraîchissement apparaissent. Une thermofrigopompe (TFP), machine frigorifique produisant de l'énergie calorifique et frigorifique de manière simultanée, associée à un stockage tampon d'énergie devient alors une solution intéressante. La TFP de petite à moyenne puissance est un système de production d'eau chaude et d'eau froide utilisant l'air comme source gratuite, destiné au chauffage, au rafraîchissement et à la production d'ECS pour des bâtiments du secteur résidentiel et du petit tertiaire. Elle présente plusieurs spécificités techniques dans la conception du circuit frigorifique, dans la gestion des modes de fonctionnement et des séquences de dégivrage. L'ajustement des productions de chaud et de froid aux charges du bâtiment s'effectue grâce à l'utilisation d'un échangeur d'équilibrage sur air extérieur fonctionnant soit en condenseur, soit en évaporateur. En période de chauffage, cette TFP offre également la possibilité de stocker une certaine quantité d'énergie sur la boucle d'eau froide à l'aide d'un sousrefroidisseur. Cette énergie stockée est utilisée en temps différé à l'évaporateur à eau afin d'améliorer les performances par un relèvement de la température d'évaporation et éventuellement de dégivrer l'évaporateur à air sans arrêter la production de chaleur. L'énergie de dégivrage est apportée par un thermosiphon diphasique formé entre les deux évaporateurs à des températures différentes. La présence d'un sous-refroidisseur impose le contrôle de la haute pression pour assurer une condensation totale du réfrigérant dans le condenseur utile. Le système de contrôle de pression est constitué d'une bouteille contenant du réfrigérant à l'équilibre liquide / vapeur connectée en partie basse à la ligne liquide et en partie haute au refoulement du compresseur et à un point en basse pression du circuit. Une injection de gaz provenant du refoulement du compresseur entraîne une augmentation de la haute pression. Une chasse vers la basse pression provoque une diminution de la haute pression du système. Une étude expérimentale a été menée sur une machine prototype de TFP au R407C pour des conditions variables de fonctionnement en températures d'air et d'eau et pour les différents modes possibles (chauffage, rafraîchissement et production simultanée). Les performances obtenues expérimentalement sont en accord avec celles annoncées par le logiciel de sélection développé par le constructeur du compresseur. L'étude expérimentale a également permis d'observer le dégivrage par thermosiphon, de vérifier le bon fonctionnement du système de gestion de la pression de condensation et des séquences alternées en période hivernale (1 : mode chauffage avec stockage de chaleur sur la boucle d'eau froide par sous-refroidissement. 2 : mode équilibré utilisant une évaporation par l'énergie stockée sur la boucle d'eau froide, plus performant, avec dégivrage éventuel). Le fonctionnement de la TFP a été modélisé avec deux réfrigérants : le HFC R407C et le CO2. Dans le contexte actuel animé par d'éventuelles décisions politiques concernant l'impact des gaz à effet de serre sur le réchauffement climatique, le dioxyde de carbone est un fluide intéressant d'abord pour son faible impact environnemental (ODP nul et GWP100ans = 1) et pour les caractéristiques particulières du cycle thermodynamique utilisé (cycle transcritique). En effet, une grande quantité d'énergie est récupérable par sous-refroidissement du fluide frigorigène et de l'ECS à haute température peut être produite de manière performante. Dans des simulations annuelles, les TFP au R407C et au CO2 sont comparées à des pompes à chaleur réversibles sur les critères de performance, d'économie d'énergie et d'impact environnemental. Le concept de cette TFP offre clairement une amélioration des performances par rapport à une pompe à chaleur réversible classique et l'utilisation du dioxyde de carbone présente de bonnes perspectives de développement.