Étude des machines frigorifiques à absorption et à absorption-diffusion utilisant un mélange d'alcanes : étude systémique et modélisation rigoureuse de l'absorbeur

par Houda Dardour

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Jean-Michel Reneaume.


  • Résumé

    Le présent travail est consacré en premier lieu à l'investigation des limites de fonctionnement et de performances des machines frigorifiques à absorption et absorption-diffusion utilisant des mélanges d'alcanes comme fluides de travail et l'analyse en second lieu du processus d'absorption le long d'un absorbeur à film tombant en présence d'un gaz inerte. Dans le cas d'un refroidissement à l’eau les meilleures performances réalisées sont celles d'une machine utilisant le binaire C₃H₈/n-C₉H₂₀ avec un COP de l'ordre de 0.51 dans l'intervalle de la température de la chaleur motrice [110-125℃]. Une machine à absorption-diffusion utilisant ce même mélange en combinaison avec l’hydrogène permet de réaliser un COP de l'ordre de 0.44 pour une température de la chaleur motrice ne dépassant pas 120℃. Une étude approfondie est par suite menée sur l’absorption en présence d’un gaz inerte. Les résultats des l’étude ont montré entre autres que les deux résistances aux transferts de chaleur et de matière sont toutes les deux prédominantes en phase vapeur et ont révélé un taux d'absorption de l'ordre de 34% à travers une surface d'échange de 0.15m². Pour évaluer la réponse du système aux variations de ses principaux paramètres caractéristiques une étude paramétrique a été menée. Cette étude a permis d'appréhender le comportement complexe du processus d'absorption en présence d'un gaz inerte.

  • Titre traduit

    Study of absorption and absorption-diffusion cooling machines using an alkanes-mixture : systemic study and rigorous modeling of the absorber


  • Résumé

    This work is aimed primarily to investigate the feasibility limits and the performance of absorption and absorption-diffusion cooling machines using light alkane mixture as working pairs and secondarily to analyze the absorption process along a falling film absorber in the presence of an inert gas. It is shown that in the case of water cooling the best performances are those of an absorption machine using the C₃H₈/n-C₉H₂₀ binary mixture with a COP of about 0.51 in the heat driving temperature range 110-125℃. A COP of about 0.44 is attained with an absorption-diffusion cooling machine using the same mixture in combination with hydrogen with a heat driving temperature of 120℃. A detailed study of the absorption process with the C₃H₈/n-C₉H₂₀ pair and hydrogen as inert gas is conducted. The study results show that the heat and the mass transfer resistances are both prevalent in the vapor phase. An absorption rate of about 34% through an exchange surface of 0.15m² is calculated. A parametric study is carried out to evaluate the system response to the changes of its main characteristic parameters. This study allows a better understanding of the complex behavior of the absorption process in the presence of an inert gas.


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