Modélisation et conception de systèmes de réfrigération magnétique autour de la température ambiante

par Julien Roudaut

Thèse de doctorat en Sciences et technologie industrielles

Sous la direction de Afef Kedous-Lebouc et de Jean-Paul Yonnet.

Soutenue le 16-09-2011

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Grenoble, Electrical Engineering Laboratory (équipe de recherche) .

Le président du jury était Jean-bernard Saulnier.

Le jury était composé de Afef Kedous-Lebouc, Jean-Paul Yonnet, Sylvain Allano, Christian Muller, Florence Druart, Luca Perniola.

Les rapporteurs étaient Christophe Espanet, Michel Pons, Christian Degache.


  • Résumé

    La réfrigération magnétique est une technologie de rupture pour produire du froid qui n’utilise pas de gaz à effet de serre et est plus efficace que la réfrigération à compression de gaz. Elle est basée sur l’effet magnétocalorique, une propriété de certains matériaux à changer de température lorsqu’ils sont soumis à une variation de champ magnétique. Ces travaux de thèse ont porté sur l’étude des systèmes de réfrigération magnétique. Nous avons effectué une analyse critique des prototypes existants et proposé de nouveaux critères de performances pour les comparer de manière effective. Nous avons développé un modèle numérique des transferts thermiques au sein des réfrigérateurs magnétiques, pour étudier leur comportement en régime transitoire et permanent. Une analyse fine de la source de champ et de son interaction avec le matériau a permis de proposer des règles de conception et de dimensionnement d’un système performant.

  • Titre traduit

    Magnetic refrigeration around room temperature


  • Résumé

    Magnetic refrigeration is a good alternative to gas compression refrigeration systems because it does not involve the use of greenhouse gases and it is more efficient. This technology is based on the magnetocaloric effect, which manifests itself as a temperature change of a magnetocaloric material upon changing the magnetic field. This thesis is dedicated to the study of magnetic refrigerators. We reviewed the former prototypes and defined a set of performance criteria to make an accurate comparison. A numerical model of heat transfer in magnetic refrigerators was developed, and the transient and steady state response were studied. A thorough analysis of magnetic field sources was performed and we proposed guidelines to design a new magnetic refrigerator.


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