Distillation par transfert de vapeur entre les deux échangeurs couplés d'une pompe à chaleur à compression : application à la régénération de solutions aqueuses fortement hygroscopiques

Distillation by vapor transfer beetween the two coupled exchangers of a compression heat pump : application to generation of highly hygroscopic aqueous solutions

• Auteur / Autrice : Jacques Hallot
• Direction : Guy Turco
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre. Matériaux énergétiques
• Date : Soutenance en 1989
• Etablissement(s) : Nice

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phosphorique, Acide

Fluides frigorigènes

Pompes à chaleur

Transfert de masse

Distillation

Résumé

Une pompe à chaleur à compression permet de régénérer, par distillation, des solutions aqueuses fortement hygroscopiques : l'eau à extraire de la solution est transférée du condenseur à l'évaporateur de cette machine thermodynamique. L'énergie mécanique exigée par le système n'est ainsi qu'une fraction de la chaleur nécessaire à la distillation. Une étude théorique du procédé permet de dégager plusieurs résultats : parmi les fluides frigorigènes disponibles, le R142b est le mieux adapté à réaliser le cycle thermodynamique ; la régénération est d'autant plus difficile que la concentration de la solution est forte ; on a tout intérêt à réduire la proportion de gaz incondensables dans le séparateur, cœur de la machine où s'opèrent les transferts de vapeur d'eau. Nous rassemblons ensuite, par une étude bibliographique, l'essentiel des connaissances disponibles sur les transferts de chaleur et de masse propres au séparateur. Puis nous décrivons la réalisation du prototype et élaborons une modélisation mathématique du fonctionnement du séparateur. L'expérimentation du prototype permet alors de valider le modèle et de déterminer les performances pratiques du procédé. Ces dernières s'avèrent relativement modestes (par exemple, l'extraction de 14 Kg/h d'eau d'une solution d'acide phosphorique de teneur 40% de P2O5 exige une puissance de 3,4 KW) et des améliorations de la machine sont suggérées. Parallèlement, nous avons établi une formulation approchée décrivant les propriétés thermophysiques du frigorigène R14b. Enfin, une application de ce procédé de régénération est envisagée, dans le cadre d'un projet de séchage de plantes aromatiques au CEEMAT de Montpellier