| Titre : | Contribution à l’étude des échangeurs de chaleur utilisés dans les réfrigérateurs solaires à adsorption. |
| Auteurs : | mohamed ali Djebiret, Auteur ; Adel Benchabane, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | جامعة محمد خيضر بسكرة الجزائر, 2019 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Réfrigérateur solaire,Froid,Adsorption,Générateur Tubulaire,Prototype. |
| Résumé : | Cette thèse de doctorat présente une étude expérimentale et numérique sur un prototype de réfrigérateur solaire à adsorption. Le prototype est réalisé préalablement par l’équipe du froid et climatisation par énergie électrique d'origine renouvelable FCEEOR au sien de l'unité de développement des équipements solaires UDES de Bou-Ismail (Algérie). Le prototype, testé auparavant, a montré un fonctionnement très limité ne dépassant pas deux cycles ou plus. La thèse de doctorat a comme objectif de valoriser les résultats expérimentaux obtenus par l’équipe FCEEOR de l’UDES sur ce prototype, en l’occurrence (i) la réalisation d’une étude expérimentale et numérique pour l’amélioration de la conception et de la réalisation du générateur tubulaire du prototype ; (ii) L’évaluation des performances du prototype en utilisant un code Matlab et en se basant sur les résultats expérimentaux obtenus au laboratoire sous une source artificielle de type lampe halogène et (iii) La réalisation d’une étude paramétrique pour mieux comprendre le fonctionnement du système. Pour l’amélioration de la conception et de la réalisation du générateur tubulaire de ce prototype, une étude thermique expérimentale a été réalisée à l’intérieur du laboratoire. Par la suite, une étude numérique CFD (Computational fluid Dynamics), validée avec les résultats expérimentaux obtenus dans le cadre de cette thèse. Le but est d’obtenir une évolution plus générale de la répartition de la température dans le générateur tubulaire. Afin de mieux comprendre le fonctionnement du prototype du réfrigérateur solaire à adsorption, une étude numérique paramétrique a été réalisée en développant un code de calcul Matlab. Ce code est validé avec des résultats expérimentaux obtenus de la littérature. Il a été conclu que les paramètres influençant les performances du prototype du réfrigérateur solaire à adsorption sont : le matériau de construction et le poids de la partie métallique du générateur tubulaire ; ainsi que les températures de fonctionnement du cycle frigorifique (températures de condensation, d’adsorption, et de régénération). Comme perspectives, il a été recommandé l’amélioration de la conception géométrique du condenseur et du générateur. Nous pensons que le prototype expérimental de production de froid solaire en réalisation au niveau de l’université de Biskra peut contribuer à la maîtrise des techniques de conception et de réalisation de soudage et de création de vide afin de faire de cette installation un succès. |
| Sommaire : |
TABLE DES MATIERES
REMERCIEMENTS ....................................................................................................................... II TABLE DES MATIERES .............................................................................................................. III LISTE DES FIGURES .................................................................................................................. VII LISTE DES TABLEAUX ............................................................................................................... XI NOMENCLATURE ....................................................................................................................... XII RESUME ...................................................................................................................................... XIV ABSTRACT ................................................................................................................................... XV الملخص ......................................................................................................................................... XVI INTRODUCTION GENERALE ..................................................................................................... 1 CHAPITRE 1 : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LES SYSTEMES DE PRODUCTION DE FROID SOLAIRE ...................................................................................................................... 4 1 Techniques de production de froid solaire ......................................................................................... 4 1.1 Systèmes de production de froid solaire photovoltaïques (PV) .......................................................... 6 1.2 Systèmes de production de froid solaire thermoélectriques .............................................................. 8 1.3 Systèmes de production de froid solaire Magnétiques ...................................................................... 8 1.4 Systèmes de production de froid solaire thermomécaniques ............................................................ 9 1.5 Systèmes de production de froid solaire thermiques ....................................................................... 11 1.5.1 Systèmes de sorption fermés .................................................................................................. 12 1.5.1.1 Production de froid solaire à absorption ....................................................................... 12 1.5.1.2 Production de froid solaire à adsorption ....................................................................... 18 1.5.2 Système de Sorption Ouvert .................................................................................................... 21 1.5.2.1 Système de dessiccation liquide .................................................................................... 22 1.5.2.2 Système dessiccation solide ........................................................................................... 24 IV 2 Discussion des différentes technologies de production de froid solaire abordable .......................... 25 3 Conclusion ....................................................................................................................................... 27 4 Bibliographie ................................................................................................................................... 30 CHAPITRE 2 : ÉTAT DE L’ART SUR LA REFRIGERATION SOLAIRE À ADSORPTION ......................................................................................................................................................... 34 1 Définition du phénomène d’adsorption ........................................................................................... 34 2 Type d’adsorption ............................................................................................................................ 35 2.1 Adsorption chimique (chimisorption) ............................................................................................... 35 2.2 Adsorption physique (physisorption) ................................................................................................ 35 3 Cycle de base de réfrigération solaire à adsorption ......................................................................... 35 3.1 Principe de fonctionnement du cycle ............................................................................................... 35 3.1.1 Phase de chauffage .................................................................................................................. 37 3.1.2 Phase de refroidissement ........................................................................................................ 38 4 Sélection du couple solide/fluide pour la production de froid par adsorption ................................. 39 4.1 Choix du solide adsorbant ................................................................................................................. 40 4.2 Choix du fluide adsorbat ................................................................................................................... 40 4.3 Couples de travail .............................................................................................................................. 42 5 Résumé des systèmes d'adsorption solaire fonctionnant avec le cycle de base. .............................. 43 5.1 Charbon Actif - Méthanol .................................................................................................................. 43 5.2 Charbon Actif- Ammoniac ................................................................................................................. 47 5.3 Gel de silice- Eau ............................................................................................................................... 48 5.4 Zéolite- Eau ....................................................................................................................................... 50 6 Conclusion ....................................................................................................................................... 50 7 Bibliographie ................................................................................................................................... 52 CHAPITRE 3 : ESSAIS EXPERIMENTAUX SUR LE PROTOTYPE DE REFRIGERATEUR SOLAIRE A ADSORPTION .................................................................... 55 1 Descriptif du prototype expérimental .............................................................................................. 55 1.1 L’adsorbeur ....................................................................................................................................... 56 1.2 Condenseur ....................................................................................................................................... 57 V 1.3 Évaporateur ....................................................................................................................................... 57 2 Appareils utilisés et instruments de mesure .................................................................................... 58 2.1 Mesure de la température ................................................................................................................ 58 2.2 Mesure d’irradiation ......................................................................................................................... 59 2.3 Mesure de Pression ........................................................................................................................... 59 2.4 Vannes manuelles ............................................................................................................................. 60 2.5 Pompe à vide ..................................................................................................................................... 60 3 Contrôles d’étanchéité et dégazage du Prototype expérimental ..................................................... 61 4 Protocol expérimental ..................................................................................................................... 61 4.1 Interventions manuelles appliquées au prototype de production de froid ...................................... 62 5 Résultats expérimentaux et Discussions .......................................................................................... 63 5.1 Variation de température dans l’adsorbeur ..................................................................................... 64 5.2 Variation de pression dans l’adsorbeur ............................................................................................ 66 5.3 Variation de température dans le condenseur ................................................................................. 66 5.4 Variation de température dans l’évaporateur .................................................................................. 67 6 Conclusion ....................................................................................................................................... 68 7 Bibliographie ................................................................................................................................... 69 CHAPITRE 4 : ÉTUDE ET CARACTERISATION DU GENERATEUR TUBULAIRE SOLAIRE ....................................................................................................................................... 70 1 Conception et réalisation expérimentale du générateur tubulaire .................................................. 70 1.1 Réalisation du réacteur ..................................................................................................................... 72 2 Protocol expérimental et caractérisation thermique du générateur ................................................ 73 2.1 Protocol expérimental....................................................................................................................... 74 2.2 Caractérisation thermique du générateur tubulaire ......................................................................... 75 3 Modélisations et Simulations .......................................................................................................... 83 3.1 Approche méthodique d’investigation ............................................................................................. 84 3.1.1 L’expérience............................................................................................................................. 84 3.1.2 Calcul théorique....................................................................................................................... 84 3.1.3 Calcul Numérique .................................................................................................................... 85 3.2 Équations de Navier-Stokes .............................................................................................................. 86 3.2.1 Formulation différentielle ....................................................................................................... 86 VI 3.2.2 Expression pour les écoulements de fluides compressibles .................................................... 86 3.3 Méthodes de discrétisations ............................................................................................................. 87 3.4 Codes de simulation numérique ....................................................................................................... 88 3.5 Modes de transfert thermique.......................................................................................................... 89 4 Modélisation par l’approche CFD ..................................................................................................... 91 4.1 Phénomènes et hypothèses .............................................................................................................. 92 4.2 Discrétisation et résolution ............................................................................................................... 93 5 Resultats et Discussions ................................................................................................................... 94 5.1 Validation du modèle ........................................................................................................................ 94 5.2 Résolution par fluent étude du transfert thermique ........................................................................ 97 6 Conclusion ..................................................................................................................................... 104 7 Bibliographie ................................................................................................................................. 106 CHAPITRE 5 : ÉVALUATION DES PERFORMANCES DE LA MACHINE FRIGORIFIQUE ET ÉTUDE PARAMETRIQUE .................................................................. 107 1 Démarche de calcul du coefficient de performance COP ................................................................ 107 2 Le code de calcul du coefficient de performance COP .................................................................... 110 2.1 Validation du code de calcul ........................................................................................................... 110 2.2 Évaluation du COP du prototype expérimental .............................................................................. 112 3 Étude paramétrique sur le prototype de réfrigérateur solaire à adsorption .................................. 114 3.1 Influence de la masse des parties métalliques de l’adsorbeur ....................................................... 114 3.2 Influence du matériau de construction de l’adsorbeur .................................................................. 115 3.3 Influence de la température de condensation ................................................................................ 115 3.4 Influence de la température d’adsorption ...................................................................................... 117 3.5 Influence de la température d’évaporation .................................................................................... 118 4 Conclusion ..................................................................................................................................... 119 5 Bibliographie ................................................................................................................................. 121 CONCLUSION GENERALE ...................................................................................................... 122 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0962 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable |
Erreur sur le template
