Etude du comportement de mélanges zéotropes dans les installations frigorifiques

par Jamileh Ghassempouri

Thèse de doctorat en Génie des procédés industriels

Sous la direction de Danièle Clausse.

Soutenue en 1999

à Compiègne .


  • Résumé

    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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Informations

  • Détails : 165 p.
  • Annexes : 33 ref.

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