Thèse en cours

Etude et modélisation des détentes trans-critiques pour la conception de turbines diphasiques au CO2.
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Auteur / Autrice : Renaud Saugnac
Direction : Chakib Bouallou
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Energétique et génie des procédés
Date : Inscription en doctorat le 15/11/2022
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Energétique et Procédés
Equipe de recherche : CES - Centre Efficacité énergétique des Systèmes
établissement opérateur d'inscription : Mines Paris-PSL

Résumé

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L'augmentation globale de la température ainsi que les épisodes caniculaires de plus en plus fréquents auront pour conséquence l'utilisation croissante de la climatisation. L'amélioration de l'efficacité des systèmes de réfrigération est donc un enjeu crucial pour la limitation des contraintes sur la gestion et l'approvisionnement d'électricité dans le futur. Par ailleurs, l'évolution règlementaire actuelle laisse place, entre autres, aux fluides de réfrigération naturels. Dans ce contexte l'utilisation du CO2 présente de nombreux avantages. Cependant son efficacité thermodynamique est relativement faible et son usage se restreint aujourd'hui à des pays au climat tempéré. Plusieurs pistes d'amélioration existent. Un des postes majeurs de perte d'efficacité est le détendeur. Une turbine fonctionnant en régime diphasique permettrait de valoriser ces pertes par la production de travail et augmenterait par ailleurs la capacité de réfrigération du système. Or, il n'existe pas aujourd'hui de méthode générale de conception de telles turbines. Par ailleurs, la littérature sur le sujet est très pauvre en comparaison à celle sur les turbines monophasiques. La difficulté principale de conception vient de la méconnaissance des mécanismes d'interaction gaz-liquide dans les écoulements à changement de phase par détente. En particulier, l'effet des grandeurs thermodynamiques et hydrodynamiques sur les mécanismes de transfert de masse est à ce jour mal caractérisé. C'est spécialement le cas des détentes où la température initiale est supercritique. L'interaction entre un écoulement diphasique et des parois fixes ou tournantes est également mal connue car les effets de couplage avec les mécanismes mentionnés plus haut sont complexes.