Comparaison des performances de machines à absorption mettant en œuvre des solutions salines.

Romain Collignon1,⋆^{1,\star}, Amín Altamirano2^{2}, Alberto Coronas3^{3}, Benoit Stutz1^{1}
⋆^{\star} : romain.collignon@univ-smb.fr
1^{1} LOCIE UMR 5271
2^{2} LAFSET CNAM
3^{3} CREVER - URV
Mots clés : Machines à absorption, Transferts de masse et de chaleur.
Résumé :

Les machines à absorption présentent de nombreux avantages pour les applications de production de froid à bas coût énergétique et environnemental. De nombreuses technologies de machines ont été mises au point, souvent basées sur un fluide de travail spécifique. Typiquement, ces fluides de travail sont des mélanges binaires de deux espèces dont l’enthalpie est dépendante du niveau de mélange de la solution. Cette dépendance se traduit par une réaction chimique exo ou endo-thermique lors de l’évaporation ou de la condensation du fluide, ce qui introduit un couplage très fort entre les transferts de masse et de chaleur. Les principaux fluides réfrigérants utilisés dans les machines à absorption sont l’ammoniac et l’eau. L’utilisation de solution saline comme fluide réfrigérant permet de s’affranchir d’un étage de rectification.

Dans cette étude, deux machines distinctes fonctionnant avec deux mélanges binaires sont considérées. La première machine a pour fluide de travail - et pour la seconde ce fluide est -. Ces machines ont pour ambition d’utiliser des échangeurs à plaques standard afin de réduire leur coût de fabrication. Dans le cas du mélange à base d’ammoniac, les pressions de travail sont élevées (entre 3 et 6 bar), ce qui permet l’utilisation de générateur de vapeur noyés au niveau de l’évaporateur comme du désorbeur. Dans le cas des machines mettant en œuvre l’eau comme fluide frigorigène, les pressions de fonctionnement sont très faibles (entre 7 et 50 mbar), ce qui nécessite l’utilisation d’échangeurs à plaque couplés à des structures capillaires radiales spécifiques conçues pour limiter les pertes de charge. L’architecture des deux machines est comparée en fonction de leurs conditions de fonctionnement spécifiques sont comparées. L’évolution des performances des composants des machines est étudiée à l’aide de leurs efficacités. La modélisation qui en résulte est validée expérimentalement et les performances des machines sont évaluées aussi bien numériquement qu’expérimentalement.

doi : https://doi.org/10.25855/SFT2023-057

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