Contribution théorique et expérimentale à l'étude d’un système magnétocalorique : application au développement d'un prototype industriel de pompe à chaleur

par Alexandre Meunier

Thèse de doctorat en Energétique

Sous la direction de Yannick Bailly, Raynal Glises de la Rivière et de Jean-Claude Roy.

Soutenue le 28-09-2016

à Besançon , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; Dijon ; Belfort) , en partenariat avec FEMTO-ST : Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (Besançon) (équipe de recherche) et de Franche-Comté Électronique Mécanique- Thermique et Optique - Sciences et Technologies / FEMTO-ST (laboratoire) .

Le président du jury était Michel Feidt.

Le jury était composé de Yannick Bailly, Raynal Glises de la Rivière, Jean-Claude Roy, Michel Feidt, Yves Bertin, Diogo Queiros-Condé, Marc Weyandt.

Les rapporteurs étaient Yves Bertin, Diogo Queiros-Condé.

mots clés

• Magnétocalorique
• Pompe à chaleur
• Transferts thermiques
• Ecoulement oscillant
• Effet magnétocalorique
• Pompes à chaleur
• Transfert de chaleur
• Fluides, Dynamique des

Résumé

Le projet porte sur le développement d'une pompe à chaleur magnétocalorique pour l'entreprise NextPAC. Une étude a été réalisée sur les transferts thermiques se déroulant dans le régénérateur de la pompe. Cette étude a permis de développer un modèle numérique permettant de simuler les échanges thermiques au sein du régénérateur et de développer un démonstrateur afin de pouvoir réaliser des mesures thermiques sur un matériau magnétocalorique échangeant avec un fluide caloporteur en écoulement alterné. De plus, une étude critique et approfondie a été réalisée sur le premier prototype de NextPAC afin d'évaluer son bon fonctionnement. De nombreuses propositions d'amélioration ont été proposées pour la réalisation d'un second prototype.

mots clés

• Magnetocaloric
• Heat pump
• Heat transfer
• Oscillating flow

Titre traduit

Theoretical and experimental contribution to the study of a magnetocaloric system : application to the development of an industrial prototype heat pump

Résumé

The project involves the development of a magnetocaloric heat pump for the NextPAC company. A study has been realized on the thermal transfers in the pump's regenerator. This study allowed us to develop a digital model that simulates the thermal exchanges in the regeneratot and to develop a demonstrator in order to collect thermal measurements of a magnetocaloric material. This last exchanges heat transfers with an oscillating fluid flow. Moreover, a study on a first industrial prototype hads been carry out in order to check and to show improvements that have to be carry out fo a second planned prototype.