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Thèse soutenue

Etude thermodynamique de fluides de travail pour pompes à chaleur fonctionnant à très hautes températures. Utilisation du mélange mercure-sodium

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Auteur / Autrice : Guy Larnaudie
Direction : Philippe Hobbes
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences appliquées
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Rouen

Résumé

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L'utilisation de pompes à chaleur fonctionnant à très hautes températures permettrait de pallier au déficit de chaleur à haut niveau (500°C) très souvent constaté sur les grandes installations industrielles qui, par contre, présentent généralement un excédent de chaleur à bas niveau (200°C). Les travaux présentés dans ce mémoire s'inscrivent dans le cadre d'une étude des pompes à chaleur à absorption susceptibles d'être utilisées dans le domaine des températures comprises entre 200°C et 1 200°C ; ceci au moyen de fluides de travail constitués d'un mélange de métaux liquides ou de sels fondus et, plus particulièrement, des mélanges mercure-sodium et trichlorure d'aluminium-chlorure de sodium. Pour chaque système, les propriétés physico-chimiques ont été estimées et l'équilibre liquide-vapeur a été décrit à l'aide de modèles thermodynamiques. Dans le cas du système mercure-sodium, ce modèle a été validé à l'aide des mesures de pression de vapeur réalisées sur une installation pilote. Associés aux bilans de matière et d'énergie établis dans le cas d'une pompe à chaleur idéale, ces modèles ont permis de déterminer, en fonction des conditions de fonctionnement (température, pression,. . . ) Les coefficients de performance de tels thermotransformateurs. La désorption du mercure, par ébullition nucléée d'amalgames de sodium, a été étudiée au moyen d'expériences spécifiques et, dans l'optique du dimensionnement de prototypes, les coefficients de transfert de chaleur ont été déterminés. Plusieurs projets de pompes à chaleur, à caractère expérimental ou industriel, sont proposés. Ces derniers utilisent le système mercure-sodium et leurs coefficients de performance théoriques sont compris entre 1,5 et 1,9.