Facteurs de réponse de puits géothermiques pour courts pas de temps

Bien que gagnant en popularité, les systèmes de pompe à chaleur géothermiques sont encore limités par un fort coût initial et un retour sur investissement relativement long. Ces frais pourraient être diminués en améliorant les méthodes de conception de puits pour que le système ne soit pas surdimensionné. La prise en compte du régime transitoire à l’intérieur du puits fait partie de ce perfectionnement, puisqu’il est d’ores et déjà montré que les effets capacitifs permettent de diminuer la longueur de puits requise. Ce travail vise donc à fournir des facteurs de réponse universels et précalculés pour faciliter l’intégration du comportement transitoire des puits dans la simulation et le design des systèmes. Un nouveau modèle unidimensionnel est donc créé dans un premier temps pour décrire l’évolution thermique du puits pour les courts pas de temps. Ce modèle hybride résout simultanément le transfert thermique interne au puits via une méthode numérique et celui du sol via la solution analytique de la source cylindrique infinie. Ce modèle permet de confirmer l’importance de la considération de toutes les capacités du puits, dont celle du fluide dans la simulation à court terme. Ce modèle est ensuite utilisé pour générer de nouveaux facteurs de réponse à court pas de temps. Ces facteurs, inspirés des g-function d’Eskilson (1987), se basent sur la température du fluide plutôt que celle de la paroi, mais sont conçus pour converger vers les g-functions à long terme. De nouveaux paramètres adimensionnels sont définis pour assurer l’universalité de ces facteurs de réponse. L’équation de dimensionnement d’ASHRAE basée sur les g-function confirme sa validité avec les facteurs de réponses revisités. Ils sont alors utilisés pour démontrer l’influence des effets capacitifs sur le design en soulignant qu’une longueur plus courte est obtenue en comparant avec la méthode originale. Finalement, ce nouvel outil simple de calcul du comportement thermique en régime transitoire est rendu accessible par l’intermédiaire de graphiques universels de nouveaux facteurs de réponse ainsi que par une base de données de facteurs couvrant un large éventail de propriétés de puits géothermiques.----------Abstract Ground source heat pump systems are gaining popularity. However, their use is still limited by a high initial cost and a long return on investment. Those expenses could be reduced with an improvement in the design methods to avoid oversized systems. Consideration of the dynamic process occurring inside the borehole is part of this enhancement, because it has already been proven that capacity effects decrease the required borehole length. This work aims to create universal and precalculated response factors to ease the integration of transient borehole behavior in system simulation and design. First, a new unidimensional model is developed to describe the thermal evolution of boreholes during short time steps. This hybrid model solves simultaneously the heat transfer inside the borehole with a numerical method and the heat transfer in the ground with the infinite cylindrical source solution. This model confirms the importance of considering all thermal capacities in the borehole, including the fluid, in the short time simulations. Second, this model is used to generate new short time response factors. These factors, inspired by Eskilson’s (1987) g-functions, are based on the mean fluid temperature instead of the borehole wall temperature. However, they are built to merge with the original g-function in the long-time domain. New non-dimensional parameters are defined to characterize the short time response factors. The ASHRAE design equation based on g-function is still valid with the new response factors. Consequently, they are used to demonstrate the influence of capacity effects on the required borehole length. It is shown that the calculated borehole length is shorter than with the classic method. Lastly, this simple tool for the calculation of transient thermal behavior is used to generate easy-to-use graphs and a database of short-time response factors covering a large range of ground heat exchangers system properties

Universal short time g*-functions : generation and application

A hybrid numerical/analytical one-dimensional model is proposed to predict the thermal behavior of borehole heat exchangers in the short period following a step change in operating conditions. Transient heat transfer in the borehole is solved numerically using an equivalent composite cylinder geometry while ground heat transfer is evaluated analytically using the infinite cylindrical heat source solution. The proposed model is then used to generat

Hybrid model for generating short-time g-functions

A hybrid numerical/analytical approach is proposed to predict short-time g-functions. Transient heat transfer in the borehole is solved numerically while ground heat transfer is evaluated analytically using the infinite cylindrical heat source solution. Grid independence checks indicate that 40 radial nodes and a time step of 3 minutes represent a good compromise between computational time and accuracy. The proposed model is successfully validated against test cases, which include transient heat transfer in a plane wall and experimental data from a sand box.In the application section of the paper, the classic ASHRAE sizing equation is modified to account for borehole thermal capacity using short-time g-functions. It is shown that the inclusion of borehole thermal capacity has a direct effect on the daily and monthly effective ground thermal resistances which reduces the required borehole length by a few percent. It is concluded that borehole thermal capacity should be included when sizing a bore field

Laser surface melting of nickel-based alloy reduces nickel release in the primary cooling system of a nuclear power plant

The surface of Ni-based alloy 690 was treated using a sub-microsecond pulsed laser in order to reduce the amount of nickel released when the surface is exposed to the primary cooling system of pressurized water nuclear reactors. A 2D array of laser treatment parameter sets was investigated. The results on sample surfaces was characterized using interferometric microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), Glow Discharge Optical Emission Spectrometry (GDOES) and X-ray Photoelectron Spectrometry (XPS). The treatment leading to a continuous and defect-free chromine surface having the minimum nickel content over about the first two nanometers and no subsurface chromium depletion was selected for the nickel release test. This selection criterion proved to be very efficient as the total amount of nickel released in a standard qualification test using a simulated primary coolant was reduced, compared to a non-treated surface, by a factor of 7 during the heating phase and by a factor of 3.7 on average over the whole month-long test

Interventions for preventing ophthalmia neonatorum.

BACKGROUND: Ophthalmia neonatorum is an infection of the eyes in newborns that can lead to blindness, particularly if the infection is caused by Neisseria gonorrhoeae. Antiseptic or antibiotic medication is dispensed into the eyes of newborns, or dispensed systemically, soon after delivery to prevent neonatal conjunctivitis and potential vision impairment. OBJECTIVES: 1. To determine if any type of systemic or topical eye medication is better than placebo or no prophylaxis in preventing ophthalmia neonatorum. 2. To determine if any one systemic or topical eye medication is better than any other medication in preventing ophthalmia neonatorum. SEARCH METHODS: We searched CENTRAL, MEDLINE, Embase, LILACS, and three trials registers, date of last search 4 October 2019. We also searched references of included studies and contacted pharmaceutical companies.  SELECTION CRITERIA: We included randomised and quasi-randomised controlled trials of any topical, systemic, or combination medical interventions used to prevent ophthalmia neonatorum in newborns compared with placebo, no prophylaxis, or with each other. DATA COLLECTION AND ANALYSIS: We used standard methods expected by Cochrane. Outcomes were: blindness or any adverse visual outcome at 12 months, conjunctivitis at 1 month (gonococcal (GC), chlamydial (CC), bacterial (BC), any aetiology (ACAE), or unknown aetiology (CUE)), and adverse effects.  MAIN RESULTS: We included 30 trials with a total of 79,198 neonates. Eighteen studies were conducted in high-income settings (the USA, Europe, Israel, Canada), and 12 were conducted in low- and middle-income settings (Africa, Iran, China, Indonesia, Mexico). Fifteen of the 30 studies were quasi-randomised. We judged every study to be at high risk of bias in at least one domain. Ten studies included a comparison arm with no prophylaxis. There were 14 different prophylactic regimens and 12 different medications in the 30 included studies. Any prophylaxis compared to no prophylaxis  Unless otherwise indicated, the following evidence comes from studies assessing one or more of the following interventions: tetracycline 1%, erythromycin 0.5%, povidone-iodine 2.5%, silver nitrate 1%. None of the studies reported data on the primary outcomes: blindness or any adverse visual outcome at any time point. There was only very low-certainty evidence on the risk of GC with prophylaxis (4/5340 newborns) compared to no prophylaxis (5/2889) at one month (risk ratio (RR) 0.79, 95% confidence interval (CI) 0.24 to 2.65, 3 studies). Low-certainty evidence suggested there may be little or no difference in effect on CC (RR 0.96, 95% CI 0.57 to 1.61, 4874 newborns, 2 studies) and BC (RR 0.84, 95% CI 0.37 to 1.93, 3685 newborns, 2 studies). Moderate-certainty evidence suggested a probable reduction in risk of ACAE at one month (RR 0.65, 95% 0.54 to 0.78, 9666 newborns, 8 studies assessing tetracycline 1%, erythromycin 0.5%, povidone-iodine 2.5%, silver nitrate 1%, colostrum, bacitracin-phenacaine ointment). There was only very low-certainty evidence on CUE  (RR 1.75, 95% CI 0.37 to 8.28, 330 newborns, 1 study). Very low-certainty evidence on adverse effects suggested no increased nasolacrimal duct obstruction (RR 0.93, 95% CI 0.68 to 1.28, 404 newborns, 1 study of erythromycin 0.5% and silver nitrate 1%) and no increased keratitis (single study of 40 newborns assessing silver nitrate 1% with no events).    Any prophylaxis compared to another prophylaxis Overall, evidence comparing different interventions did not suggest any consistently superior intervention. However, most of this evidence was of low-certainty and was extremely limited. AUTHORS' CONCLUSIONS: There are no data on whether prophylaxis for ophthalmia neonatorum prevents serious outcomes such as blindness or any adverse visual outcome. Moderate-certainty evidence suggests that the use of prophylaxis may lead to a reduction in the incidence of ACAE in newborns but the evidence for effect on GC, CC or BC was less certain. Comparison of individual interventions did not suggest any consistently superior intervention, but data were limited. A trial comparing tetracycline, povidone-iodine (single administration), and chloramphenicol for GC and CC could potentially provide the community with an effective, universally applicable prophylaxis against ophthalmia neonatorum

Gas-producing electrolysis : acoustic emission monitoring and study of the impact of electrodes wettability on current distribution

Certains procédés d'électrolyse industriels, comme ceux de production de fluor et d'aluminium, génèrent du gaz sur des électrodes peu mouillées par l'électrolyte. Dans ces procédés, la convection est en grande partie induite par le mouvement des bulles. Le temps de résidence du gaz n'étant pas maitrisé, la modélisation de ces électrolyses se heurte à de nombreux défis. Ce travail propose un état des connaissances nécessaires à la modélisation de ce type de cellules. Après avoir mis au point une méthode permettant de réaliser des électrodes fortement hydrophobes, nous avons étudié le dégagement gazeux que celles-ci produisent. Nous avons observé que les bulles qui s'y forment croissent par coalescence et ce phénomène affecte la vitesse de croissance et la taille au détachement. Par la suite, nous avons démontré qu'en localisant le dépôt hydrophobe il est possible d'obtenir une population de bulles dont le nombre, la taille et la position sont maitrisés. Nous avons constaté que l'émission acoustique est un outil efficace pour mesurer, sans observation visuelle, la taille et la vitesse d'ascension des bulles produites par électrolyse. La fréquence la plus énergétique du spectre des salves d'émission acoustique des cellules d'électrolyse produisant du gaz permet, quand la fraction volumique de gaz est faible, de mesurer la taille de toutes les bulles dans la cellule. Quand les bulles sont nombreuses et denses, cette même fréquence est liée aux dimensions de la cellule, à la densité de courant, à la taille des bulles et à la fraction volumique en gaz dans le panache. Nous avons proposé une explication à cette observation basée sur l'hypothèse d'un couplage acoustique des bulles. En l'absence d'agitation vigoureuse, l'activité acoustique d'une cellule d'électrolyse produisant des bulles traduit l'importance du transport de matière aux électrodes. La mesure de la répartition de la densité de courant par la méthode des électrodes segmentées dans une cellule en convection libre a été réalisée. Cette étude a été menée dans le but de tester un outil de simulation numérique des cellules d'électrolyse produisant du gaz. L'effet de la mouillabilité de l'électrode sur la répartition du courant a été évalué.Molten salts electrochemical processes, like fluorine and aluminium production processes produce bubbles on electrodes slightly wetted by an electrolyte. In those cells, the electrolyte convection is mainly induced by the motion of bubbles. Then, the residence time of gas is not under control and the modelling of such electrolysis still faces many challenges. This work begins with a collection of the information required to model gas-producing cells. We developed an electrochemical composite coating technique to achieve the production of highly hydrophobic electrodes. Then we studied the gas evolution obtained with these electrodes, we observed that coalescences determines the bubbles growth rate and sizes at detachment. When the hydrophobic deposit is local, it is possible to obtain a bubble population whose number, size and position are controlled. We found that the acoustic emission is an effective tool to measure the size and rising speed of bubbles produced by electrolysis without having to observe them visually. When the volume fraction of gas is low, the most energetic frequency of the spectrum of acoustic emission bursts allows measuring the size of all bubbles in the cell. When bubbles are numerous, the most energetic frequency of the acoustic emission spectrum is related to the dimensions of the cell, current density, sizes of the bubbles and gas volume fraction in the plume. We have proposed an explanation for this observation based on the assumption of an acoustic coupling of the bubbles. When bubbles are produced, the acoustic activity of an electrolysis cell is correlated with the mass transport at electrodes. We propose a set of measurements of the distribution of current density at the electrodes in a cell with electrolyte free convection. These measurements have been carried out to benchmark a numerical simulation tool. The effect of the wettability of the electrode on the current distribution was evaluated

Cellules électrochimiques produisant du gaz : suivi de l'électrolyse par émission acoustique et effets de la mouillabilité des électrodes sur le flux des charges électriques

Molten salts electrochemical processes, like fluorine and aluminium production processes produce bubbles on electrodes slightly wetted by an electrolyte. In those cells, the electrolyte convection is mainly induced by the motion of bubbles. Then, the residence time of gas is not under control and the modelling of such electrolysis still faces many challenges. This work begins with a collection of the information required to model gas-producing cells. We developed an electrochemical composite coating technique to achieve the production of highly hydrophobic electrodes. Then we studied the gas evolution obtained with these electrodes, we observed that coalescences determines the bubbles growth rate and sizes at detachment. When the hydrophobic deposit is local, it is possible to obtain a bubble population whose number, size and position are controlled. We found that the acoustic emission is an effective tool to measure the size and rising speed of bubbles produced by electrolysis without having to observe them visually. When the volume fraction of gas is low, the most energetic frequency of the spectrum of acoustic emission bursts allows measuring the size of all bubbles in the cell. When bubbles are numerous, the most energetic frequency of the acoustic emission spectrum is related to the dimensions of the cell, current density, sizes of the bubbles and gas volume fraction in the plume. We have proposed an explanation for this observation based on the assumption of an acoustic coupling of the bubbles. When bubbles are produced, the acoustic activity of an electrolysis cell is correlated with the mass transport at electrodes. We propose a set of measurements of the distribution of current density at the electrodes in a cell with electrolyte free convection. These measurements have been carried out to benchmark a numerical simulation tool. The effect of the wettability of the electrode on the current distribution was evaluated.Certains procédés d'électrolyse industriels, comme ceux de production de fluor et d'aluminium, génèrent du gaz sur des électrodes peu mouillées par l'électrolyte. Dans ces procédés, la convection est en grande partie induite par le mouvement des bulles. Le temps de résidence du gaz n'étant pas maitrisé, la modélisation de ces électrolyses se heurte à de nombreux défis. Ce travail propose un état des connaissances nécessaires à la modélisation de ce type de cellules. Après avoir mis au point une méthode permettant de réaliser des électrodes fortement hydrophobes, nous avons étudié le dégagement gazeux que celles-ci produisent. Nous avons observé que les bulles qui s'y forment croissent par coalescence et ce phénomène affecte la vitesse de croissance et la taille au détachement. Par la suite, nous avons démontré qu'en localisant le dépôt hydrophobe il est possible d'obtenir une population de bulles dont le nombre, la taille et la position sont maitrisés. Nous avons constaté que l'émission acoustique est un outil efficace pour mesurer, sans observation visuelle, la taille et la vitesse d'ascension des bulles produites par électrolyse. La fréquence la plus énergétique du spectre des salves d'émission acoustique des cellules d'électrolyse produisant du gaz permet, quand la fraction volumique de gaz est faible, de mesurer la taille de toutes les bulles dans la cellule. Quand les bulles sont nombreuses et denses, cette même fréquence est liée aux dimensions de la cellule, à la densité de courant, à la taille des bulles et à la fraction volumique en gaz dans le panache. Nous avons proposé une explication à cette observation basée sur l'hypothèse d'un couplage acoustique des bulles. En l'absence d'agitation vigoureuse, l'activité acoustique d'une cellule d'électrolyse produisant des bulles traduit l'importance du transport de matière aux électrodes. La mesure de la répartition de la densité de courant par la méthode des électrodes segmentées dans une cellule en convection libre a été réalisée. Cette étude a été menée dans le but de tester un outil de simulation numérique des cellules d'électrolyse produisant du gaz. L'effet de la mouillabilité de l'électrode sur la répartition du courant a été évalué