Recuperation des rejets thermiques pour la production de chaleur et de froid avec une machine a absorption

Le sujet de cette these est d'etudier la recuperation de chaleur a basse temperature (70 a 100 °C) avec une machine a absorption monoetagee utilisant le couple ammoniac/eau pour une nouvelle application, la refrigeration. Afin de mieux comprendre le fonctionnement des machines a absorption commerciale, et pour valider le modele numerique, des tests en climatisation sont egalement presentes.;La modelisation d'une machine a absorption a ete developpee et validee avec les mesures effectuees sur un banc d'essai. Ce modele numerique tient compte des specificites du banc d'essai (desorbeur en thermosiphon, caracteristiques des echangeurs de chaleur, cycle thermodynamique). Le changement de phase d'une vapeur binaire d'ammoniac/eau dans le condenseur, le transfert massique et thermique dans l'absorbeur et l'evaporation d'un fluide binaire dans le desorbeur (thermosiphon) sont des elements qui rendent ce modele numerique complexe et innovateur. Une comparaison entre les resultats experimentaux et theoriques, pour differentes conditions de fonctionnement, est presentee. Des oscillations de la puissance frigorifique et du COP liees a la regulation de la vanne de detente ont ete mises en evidence. De plus, une mauvaise gestion du refrigerant dans la bouteille accumulatrice lorsque la machine a absorption sort des plages de design est la cause d'une evaporation partielle dans l'evaporateur entrainant une diminution des performances de l'equipement. Une des limites a l'utilisation de ces equipements dans l'industrie serait donc les fluctuations de temperature de la source froide. L'influence de la temperature des rejets thermiques et de celle des besoins frigorifiques sur le COP est presentee. Les modelisations et les tests experimentaux mettent en evidence qu'il est possible de recuperer des rejets thermiques de basse temperature pour des applications de refrigeration. Il faut noter que ce type d'application est interessant du fait de la gratuite des rejets thermiques.;Finalement, une optimisation en temps fini couplee a une analyse exergetique, faisant appel a un modele simplifie d'une machine a absorption ainsi qu'aux deux premiers principes de la thermodynamique, est effectuee. Cette etude a permis d'obtenir trois optimums de fonctionnement, a savoir, la minimisation des surfaces d'echange, la maximisation du rendement exergetique et la minimisation du coefficient d'irreversibilite interne.;Mots clefs : Refrigeration, climatisation, absorption, ammoniac/eau, exergie, rejets thermiques, thermotransformateur, thermodynamique en temps fini I;Dans un premier temps, une revue de la litterature est effectuee afin d'identifier les differents cycles ainsi que les fluides utilises dans le domaine des machines a absorption et des transformateurs thermiques. Une revue de la litterature sur les proprietes thermodynamiques et thermophysiques des melanges ammoniac/eau est presentee. Une comparaison entre deux correlations representant les proprietes thermodynamiques des melanges ammoniac/eau est effectuee dans le but de choisir celle utilisee dans les differents modeles numeriques. La resolution des equations donnant les proprietes thermodynamiques des solutions d'ammoniac/eau est effectuee, et a mene a l'amelioration de la convergence par rapport au logiciel REFPROP (NIST (2007)).