Etude rhéologique d'une suspension d'hydrates en tant que fluide frigoporteur diphasique. Résultats expérimentaux et modélisation

Rheological study of an hydrate slurry as secondary two-phase refrigerant. Experimental results and modelling.

• Auteur / Autrice : Myriam Darbouret
• Direction : Jean-Michel Herri
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Saint-Etienne, EMSE

Mots clés

Mots clés contrôlés

Climatisation

Réfrigération

Fluides frigorigènes

Résumé

Les fluides frigoporteurs diphasiques intéressants d'un point de vue énergétique pour le transport du froid. Pour une application en climatisation, nous étudions une solution de TBAB qui cristallise en hydrates à pression atmosphérique et pour des températures positives. Un dispositif expérimental permettant la caractérisation rhéologique des fluides frigoporteurs diphasiques a été élaboré. Les coulis d'hydrates de TBAB sont décrits comme des '' fluides de Bingham ''. Les paramètres rhéologiques dépendent non seulement de la teneur en particules mais aussi du type d'hydrate en suspension et de la concentration initiale de la solution. La contrainte seuil est interprétée par les forces d'interactions entre particules de type Van der Waals. Enfin, d'éventuels effets de stratification sont modélisés par une méthode de différences finies. Le principe est de calculer les profils de vitesse et de concentration en particules au cours de l'écoulement d'une suspension de cristaux en conduite.

Secondary two-phase fluids are suspensions of solid crystals. For an air-conditioning application, a TBAB aqueous solution is studied. Under atmospheric pressure and for positive temperatures, this solution crystallizes into hydrates. The goal of the experimental set-up is to study the rheological behaviour of two-phase fluids. The rheological behaviour of TBAB hydrates slurries can be described using a Bingham fluid model. We highlight that the two rheological parameters, which are the apparent viscosity and the yield shear stress, depend on the volume fraction of crystal of course, but also on the hydrate type, and on the initial concentration of the solution. The yield shear stress is interpreted as the consequence of the Van der Waals inter-particle interaction forces. Finally, possible stratification effects are modelled with a finite difference method. The principle is to calculate particle concentration and velocity profiles following the flow of the slurry.