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Simulation des cycles de machines frigorifiques à absorption

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par Sahraoui KHERRIS
Université Ibn Khaldoun TiaretTiaret - Magister - Conversion d'Energie 2007
  

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Bibliographie

Bibliographie

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Liste des figures

Liste des tableaux

Liste des

organigrammes

Chapitre I : Étude et recherche bibliographique sur les installations frigorifiques à absorption.

Figure I.1 Les ventes des réfrigérateurs à absorption aux Etats-Unies et le Japon .20

Figure I.2. Machine frigorifique à absorption NH3-H2O en cours de montage (document Colibri) 21

Figure I.3. Domaine d'application et performance des machine à absorption Colibri 22

Figure I.4. La gamme de puissance en KW de quelques fabricants dans le monde ...23

Figure I.5.a. Refroidisseur de liquide à absorption à simple étage.

Série ABS-PRC005-EN 465 KW ...23

Figure I.5.b. Refroidisseur de liquide à absorption à doubles étages

Série ABSC 390 à 6000 KW. ..23

Figure I.5.c. Machine à absorption de type YIA-ST-1A1 THRU YIA-ST-14F3 23

Figure I.5.d. Machine à absorption de type YPC-F .....23

Figure I.5.e. Machine à absorption de type CH-V ..24

Figure I.5.f. Machine à absorption de type YPMC-F 24

Figure I.6. Machine à absorption simple étage par la superposition de deux cycles de Rankine d'une

machine thermique et PAC. 25

Figure I.7. Machine à absorption NH3-H2O. 27

Figure I.8. Machine à absorption H2O-LiBr. 30

Figure I.9. diagramme de Merkel relatif au couple NH3-H20. 33

Figure I.9 diagramme d'Oldham relatif au couple NH3-H20. 34

Chapitre II : Étude thermodynamique des propriétés de la solution binaire NH3-H2O

Figure II.1. La densité de la solution NH3-H2O liquide. 50

Figure II.2. La viscosité dynamique de la solution NH3-H2O liquide. ...52

Figure II.3. La conductivité thermique de la solution NH3-H2O liquide. ..54

Figure II.4. La chaleur spécifique isobare de la solution NH3-H2O liquide. ..56

Chapitre III : Étude thermodynamique et thermique des différents organes d'une installation
frigorifique à absorption.

Figure III.1. Colonne de rectification. .58

Figure III.2. Description schématique du cycle à absorption à simple étage. ..59

Figure III.3. La variation de la température dans l'évaporateur. 62

Figure III.4. La variation de la température dans le condenseur. 62

Figure III.5. La variation de la température dans le bouilleur. 63

Figure III.6. La variation de la température dans le sous-refroidisseur d'ammoniac 64

Figure III.7. Représentation schématique d'une machine à deux étages. 69

Figure III.8. Evolution de l'efficacité en fonction du NUT et pour différentes valeurs de Cr dans les cas : 73

(a) : d'un échangeur co-courant ;

(b) : d'un échangeur contre courant ;

(c) : d'un échangeur à une calandre et 2 passes côté tube.

Figure III.9. Evolution de l'efficacité avec le NUT ( Cr = 0.75), pour différentes configurations

d'échangeurs : 73

(1) : contre courant ;

(2) : courant croisé, fluides non brassés;

(3) : courant croisé, fluides à Cmin brassés;

(4) : une calandre et 2 passes côté calandre ;

(5) : co-courant.

Figure III.10. Evolution des températures d'un échangeur à contre-courant. 75

Figure III.11. Evolution des températures d'un échangeur à courants parallèles. 76

Figure III.12. Détermination de la DTLM. 77

Figure III.13. Condenseur multitubulaire (3 passages) (doc. Helpman). 78

Figure III.14. Evaporateur multitubulaire noyé avec dôme séparateur (3 passages) (doc. Helpman)) ..83

Figure III.15.Evolution de la température dans la zone de préchauffage et de vaporisation 90

Figure III.16. Echangeur à double tube.Courtesy of Brown Fintube Co.doc. 98

Chapitre IV : Programme de simulation des cycles de machines frigorifiques à absorption

Figure IV.1. Le programme SARM tel qu'il s'affiche à l'écran. 104

Figure IV.2. Exemple de calcul thermique d'un cycle à deux étages. 105

Figure IV.3. Exemple de dimensionnement du condenseur. 105

Figure IV.4. Le programme ABSIM tel qu'il s'affiche à l'écran 118

Figure IV.5. Structure du code informatique ABSIM. 119

Figure IV.9. Description schématique des unités individuelles formant le système à absorption. 121

Chapitre V : Analyse des résultats et validation du programme.

Figure V.1. Diagramme de Merkel automatisé 123

Figure V.2. Diagramme d'Oldham automatisé, (LogP,T) 124

Figure V.3. Diagramme d'Oldham automatisé, (LogP,-1/T). 125

Figure V.4. Diagramme de Mollier (log P, h) pour l'ammoniac 126

Figure V.5. Diagramme de Mollier (log P, h) pour l'eau 126

Figure V.6.Exemple de calcul des paramètres thermodynamiques et de transport pour NH3 et H2O 127

Figure V.7. Représentation schématique de l'exemple dans un diagramme (LogP,1/T) 129

Figure V.8. Représentation schématique de l'exemple dans un diagramme (H,î) 131

Figure V.9. Données du calcul pour le dimensionnement de l'évaporateur 132

Figure V.10. Résultats du calcul de dimensionnement de l'évaporateur 133

Figure V.11. Variation du COP= f (Tb,Tab) avec TC=20 °C 134

Figure V.12. Variation du COP= f (Tb,Tab) avec TC=25 °C 134

Figure V.13. Variation du COP= f (Tb,Tab) avec TC=30 °C 135

Figure V.14. Variation du COP= f (Tb,Tab) avec TC=35 °C 135

Figure V.15. Variation du COP= f (Tb,Tab) avec TC=40 °C 135

Figure V.16. Variation du COP= f (Tb,TC) avec Tab=20 °C 136

Figure V.17. Variation du COP= f (Tb,TC) avec Tab=25 °C 136

Figure V.18. Variation du COP= f (Tb,TC) avec Tab=30 °C 136

Figure V.19. Variation du COP= f (Tb,TC) avec Tab=35 °C 136

Figure V.20. Variation du COP= f (TC,Tab) avec Tb=75 °C 137

Figure V.21. Variation du COP= f (T0,Tab) avec Tb=80 °C 137

Figure V.22. Variation du COP= f (T11,T3) avec T8=40 °C et T6=20 °C ... 138

Figure V.23. Variation du COP= f (T11,T3) avec T8=50 °C et T6=20 °C. 138

Figure V.24. Variation du COP= f (T11,T3) avec T8=60 °C et T6=20 °C 139

Figure V.25. Variation du COP= f (T11,T3) avec T8=40 °C et T6=30 °C 139

Figure V.26. Variation du COP= f (T11,T3) avec T8=50 °C et T6=30 °C 139

Figure V.27. Variation du COP= f (T11,T3) avec T8=60 °C et T6=30 °C 140

Figure V.28. Variation du COP= f (T11,T3) avec T8=40 °C et T6=40 °C 140

Figure V.29. Variation du COP= f (T11,T3) avec T8=50 °C et T6=40 °C 140

Figure V.30. Variation du COP= f (T11,T3) avec T8=60 °C et T6=40 °C 141

Figure V.31. Variation du COP= f (TC ,T11) avec T8=40 °C,T3=90 °C et T6=40 °C 141

Figure V.32. Variation du COP= f (T0 , T11) avec T8=40 °C,T3=90 °C et T6=20 °C 142

Figure V.33. Variation de la chaleur latente de vaporisation de l'NH3=f(T) 142

Figure V.34. Variation de ?S de l'NH3=f(T) ..142

Figure V.35. Variation du volume liquide NH3=f(T) 143

Figure V.36. Variation du volume gazeux NH3=f(T) ..143

Figure V.37. Variation de la chaleur latente de vaporisation de l'H2O=f(T)...............................................144 Figure V.38. Variation de ?S de l' H2O=f(T)......................................................................................144 Figure V.39. Variation du volume liquide H2O =f(T)............................................................................144 Figure V.40. Variation du volume gazeux H2O =f(T)............................................................................144

Figure V.41. Comparaison des deux résultats de COP (Par SARM et le constructeur COLIBRI) .147

Figure V.42. Comparaison des résultats obtenus par ABS IM et SARM du COP= f (Tb) avec T0=0 °C 148

Figure V.43. Comparaison des résultats obtenus par ABSIM et SARM du COP= f (Tb) avec T0=2.5 °C 148

Figure V.44. Comparaison des résultats obtenus par ABSIM et SARM du COP= f (Tb) avec T0=5 °C ...........148

Figure V.45. Comparaison des résultats obtenus par ABSIM et SARM du COP= f (Tb) avec T0= 7.5 °C 148

Figure V.46. Comparaison des résultats obtenus par ABSIM et SARM du COP= f (Tb) avec T0=10 °C 148

Figure V.47. Variation du COP= f (Tb) avec T0=5 °C 148

Liste des tableaux.

Chapitre I : Étude et recherche bibliographique sur les installations frigorifiques à absorption. Tableau I.1. Les différents types des machines à absorption ARP-S. 22
Chapitre II : Étude thermodynamique des propriétés de la solution binaire NH3-H2O

Tableau II.1. Les paramètres fondamentaux des substances pures ....38

Tableau II.2. Les coefficients pour les équations (II.13.17.21.22.23.24.25.26) et (II.32.33.34) ....44

Tableau II.3. Les coefficients pour les équations (II.59.60.61.62) 49

Chapitre IV : Programme de simulation des cycles de machines frigorifiques à absorption

Tableau IV.1. L'équilibre massique pour une machine à simple étage 101

Tableau IV.2. L'équilibre énergétique pour une machine à simple étage 101

Tableau IV.3. L'équilibre massique pour une machine à deux étages 102

Tableau IV.4. L'équilibre énergétique pour une machine à deux étages 102

Tableau IV.5. Les coefficients de l'équation (IV.7) 108

Tableau IV.6. Les coefficients de l'équation (IV.12) 109

Tableau IV.7. Code des différents fluides 120

Chapitre V : Analyse des résultats et validation du programme.

Tableau V.1. Résultats de calcul d'un cycle à simple étage 128

Tableau V.2. Résultats de calcul d'un cycle à deux étages 130

Tableau V.3. Résultats obtenues par les deux tests de validation ..145

Tableau V.4. Comparaison du COP 146

Tableau V.5. Comparaison du COP pour les deux programme SARM et ABSIM 147

Liste des organigrammes.

Chapitre IV : Programme de simulation des cycles de machines frigorifiques à absorption

Organigramme IV.1. Démarche de calcul pour le diagramme d'Oldham

...110

Organigramme IV.2. Démarche de calcul pour les réseaux d'isobares

...112

Organigramme IV.3. Démarche de calcul pour les réseaux d'isothermes

.....113

Organigramme IV.4. Démarche de calcul pour les lignes de condensation

...114

Organigramme IV.5. Démarche de calcul pour les courbes liquide-vapeur

..115

Organigramme IV.6. Organigramme de simulation d'une machine à absorption à simple étage

116

Organigramme IV.7. Organigramme de simulation d'une machine à absorption à deux

117

Chapitre V : Analyse des résultats et validation du programme.

 

Organigramme V.1. Démarche de remplissage des tables thermodynamiques de l'ammoniac et de l'eau

.126

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"Ceux qui rêvent de jour ont conscience de bien des choses qui échappent à ceux qui rêvent de nuit"   Edgar Allan Poe