Thèse soutenue

Production de fluides frigoporteurs diphasiques basée sur le phénomène de surfusion : Intérêt énergétique
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Auteur / Autrice : Thomas David
Direction : Jean-Pierre DumasJean-Pierre Bedecarrats
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Énergétique
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Pau

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Le défi environnemental concerne l'ensemble des secteurs industriels. Dans ce contexte, l'industrie du froid en plein essor se doit de développer des technologies économes en énergie et de réduire la quantité de fluide frigorigène type HFC dans le cadre du protocole de Kyoto. Une voie prometteuse consiste à limiter la quantité de HFC en utilisant des réseaux de froid indirect. Cependant cette technologie comporte des inconvénients qui peuvent être en partie évités par l'utilisation de fluides frigoporteurs diphasiques liquide-solide à fort potentiel énergétique représenté par la chaleur latente. Nous présentons ici une étude comparative entre des frigoporteurs monophasiques et diphasiques et faisons ressortir l'intérêt énergétique de ces derniers ainsi que la réduction des infrastructures du réseau (pompes, canalisation). Toutefois le développement des fluides frigoporteus diphasiques se heurte à des problèmes techniques au niveau de la production. En effet, les procédés utilisés jusqu'alors fonctionnent sur le principe des échangeurs à surface raclée. Ces technologies utilisent un système de raclage et comportent alors tous les inconvénients d'un système mécanique (pièces tournantes, maintenance) et une consommation électrique importante. Les fluides stabilisés comportent d'autres problèmes notamment liés à la surfusion du fait de capsules de petits volumes. Nous avons développé au cours de cette thèse un procédé de production de fluides frigoporteurs diphasiques basé sur le phénomène de la surfusion. Le principe de notre procédé est de générer un flux continu d'eau surfondue, et de provoquer la cristallisation au sein d'une cuve de stockage. Les principaux avantages de ce procédé sont, de refroidir l'eau directement dans l'évaporateur de la machine frigorifique et de fonctionner avec des technologies simples et éprouvées. Nous présentons d'abord le phénomène de la surfusion et le procédé du laboratoire, et dans un deuxième temps nous détaillons les résultats expérimentaux permettant de déterminer les paramètres de fonctionnement du procédé. Ces paramètres étant le degré de surfusion, le régime d'écoulement (nombre de Reynolds) et la température de la source froide (température d'évaporation du fluide frigorigène). Enfin nous avons réalisé une modélisation de l'évaporateur afin d'appréhender les phénomènes physiques et les risques de cristallisation au sein de l'évaporateur.