Nouveaux systèmes hybrides de récupération de chaleur : modélisation thermique et optimisation

New hybrid systems of heat recovery : thermal modeling and optimization

• Auteur / Autrice : Hassan Jaber
• Direction : Thierry Lemenand, Mahmoud Khaled, Mohamad Ramadan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides, énergetique, thermique, combustion, acoustique
• Date : Soutenance le 09/07/2019
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire Angevin de Recherche en Ingénierie des Systèmes (EA7315)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Angevin de Recherche en Ingénierie des Systèmes / LARIS
• Jury : Président / Présidente : Laurent Autrique
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Bougeard, Stéphane Fohanno

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cogénération de chaleur et d'électricité

Chaleur -- Récupération

Systèmes dynamiques hybrides

Mots clés libres

Modélisation thermique

Optimisation

Récupération de la chaleur

Hybrid systems

Heat recovery

Thermal modelling

Optimization

Résumé

Les principaux défis en matière de récupération de chaleur sont représentés par la proposition de nouvelles méthodes d’extraction de la chaleur dissipée ou en suggérant de nouveaux systèmes hybrides composés d’étapes de récupérations multiples optimisant l’utilisation de l’énergie et améliorant l’efficacité globale du système. Dans ce contexte, l’objet de ces travaux de thèse est de proposer de nouveaux systèmes/concepts de récupération de chaleurs hybrides à partir de gaz d’échappement et de réaliser des études de cas et des analyses paramétriques afin de prédire et d’optimiser les performances thermiques du système.Deux systèmes de récupération de chaleur hybrides sont proposés dans cette thèse et étudiés analytiquement : le Système de Cogénération Thermoélectrique Domestique (SCTD) et le Système de Séchage et de Cogénération Thermoélectrique Domestique (SSCTD). Des analyses d'optimisation ont été effectuées sur un échangeur de chaleur à récupération de chaleur récemment suggéré, dénommé Réservoir Multi-Tube (RMT). Un nouveau système hybride est proposé, combinant le RMT avec un échangeur de chaleur à tubes concentriques pour récupérer l'énergie thermique des gaz d'échappement et de l'eau de refroidissement d'un générateur diesel électrique.

Finding new sources of wasted heat is no longer the main challenge in heat recovery technology, it is summarized by proposing new ways for extracting the dissipated heat or by suggesting new hybrid systems that are composed of multi-recovery stages which maximize energy utilization and improve the system efficiency. Based on the aforementioned context, the purpose of the present PhD study is to suggest new hybrid heat recovery systems/concepts from exhaust gases and perform cases studies and parametric analyses to predict and optimize the thermal performance of the system.Two hybrid heat recovery systems are proposed in this PhD and studied analytically: Domestic Thermoelectric Cogeneration System (DTCS) and Domestic Thermoelectric Cogeneration Drying System (DTCDS). Optimization analyses are performed on a recently suggested heat recovery heat exchanger, named Multi-Tube Tank (MTT). New hybrid system is proposed that combines MTT with concentric tube heat exchanger to recover dissipated thermal energy from exhaust gases and cooling water respectively of a diesel electric generator.