Mots clés :
Système frigorifique ; système à
absorption ; ammoniac-eau ; simulation ; solution binaire ; coefficient de
performance ; dimensionnement ; échangeurs de chaleur ; diagramme de
Merkel ; diagramme d'Oldham.
Abstract
The number of installations of the absorption machines is in
clear progression these last
years.
Although the cost of its investment is more significant than a
compression machine, the absorption machine is more profitable in their
term.
The double motivation of this study is based on one hand on
the problems encountered by the cold stores with mechanical compression (work)
and expensive, using machines vibrating and large consuming energy, and on the
other hand these last years were recognized like principal sources of harmful
effects on the layer of ozone (CFC).
The goal of this study was:
V' Design of a simulation program of a absorption
refrigeration system (simple and double stages), functioning with binary couple
NH3-H2O, and which one has baptized SARM
(Simulation of Absorption
Refrigeration Machine) ;
V' The creation of a data base containing the thermodynamic and
physical properties
of the ammonia, water and their mixtures with various
concentrations;
V' Computer aid to design of the two thermodynamic diagrams
of Oldham (Log P, -1/T) and of Merkel (h, î) to note
that in this study one widened the beach of use of this last:
+ For the pressure of : 0.1 to 50 bars;
+ For the temperature of : 213.15 up to 513.15
K.
V' Dimensioning of the various bodies (exchangers mono and
diphasic) of the installation; For the validation of our simulation program,
one confronted our results:
V' On the one hand, with those of R. KUZMAN'S, and those of
J.S. GALLAGHER'S,
concerning the thermodynamic properties of binary couple
NH3-H2O ;
V' In addition, obtained those by software ABSIM
(Modular Simulation of
Absorption
Systems), concerning the
performances of the cycles with absorption.
For the two cases, one obtained satisfactory results.
Key words:
Refrigerating system ; absorption system ; ammonia- water ;
simulation ; binary solution ;
coefficient of performance ; dimensioning ; heat exchangers ;
diagram of Oldham ; diagram of Merkel.
Introduction
générale
Il est aisé de remarquer ces derniers temps
l'importante croissance que connaît le marché de l'énergie,
ce qui ouvre les portes à une course vers de nouvelles sources
d'énergie ou de nouveaux procédés permettant d'obtenir
d'avantage d'énergie.
C'est dans le même ordre d'idée que le milieu
industriel et quelques laboratoires de recherche portent un
intérêt de plus en plus grandissant au développement des
machines frigorifiques à compression thermique qui ont de nombreux
avantages dont nous citerons de manière non éxaustive ; et qui
nécessitent une faible énergie, voire même la suppression
de la source d'énergie ; la possibilité d'utilisation dans des
milieu hostiles du fait de la diversité des sources d'énergie de
chauffage (solaire,butane....) ; la simplicité de son fonctionnement ;
sa longévité et absence de pièces mobiles (fiables et
silencieuses).
Les installations frigorifiques à absorption utilisant
la solution NH3-H2O, ont en revanche certains inconvénients tel
qu'un investissement de matériel élevé, et une
efficacité faibles en comparaison avec les systèmes frigorifiques
à compression mécanique (coefficient de performance
(20÷70 %) comparé à (80÷120 %) pour
les systèmes à compression mécanique).
Ce travail est fait dans le but de :
- Concevoir un programme de calcul pour les différents
cycles à absorption ;
- Créer une base de données
(propriétés thermodynamiques et de transport pour les solutions
binaires) ;
- Eviter le travail manuel (tables et diagrammes), qui est long
et fastidieux avec les imprécisions dans la lecture des
résultats.
Le corps du mémoire est constitué de cinq parties
:
La première partie a été
développée dans le but d'étudier les possibilités
de présenter le cycle d'une machine frigorifique à absorption
afin de faciliter l'étude des performances (étude et recherche
bibliographique sur les cycles à absorption).
L'objectif de la deuxième partie est d'étudier
plus profondément les propriétés thermodynamiques de la
solution binaire NH3-H2O.
Lors de cette troisième partie, nous ferons une
analyse thermodynamique et thermique du cycle frigorifique à absorption
avec une étude de sensibilisation des paramètres de
fonctionnement, et le dimensionnement des principaux équipements
appropriés.
L'objectif de la quatrième partie est de simuler la
machine frigorifique à absorption pour mieux comprendre son
fonctionnement et d'en déduire des actions pour améliorer ses
performances. Pour la simulation du fonctionnement stationnaire de la machine
nous avons utilisé un programme de simulation "SARM" en
parallèle avec un programme de comparaison "ABSIM".
La cinquième partie comporte l'analyse des
résultats et la validation du programme. Enfin, nous donnerons une
conclusion générale du travail.
Dans ce présent mémoire et dans le but
d'éliminer le travail ardu auquel est confronté l'utilisateur des
deux diagrammes de Merkel et d'Oldham, nous avons essayer de les automatiser,
cette automatisation des calculs doit permettre le choix et le
prédimensionnement de la machine.
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