Etude rhéologique et thermique d'une boucle de réfrigération secondaire par coulis d'hydrates

14e édition du congrès de la Société française du génie des procédés, Lyon, FRA, 08-/10/2013 - 10/10/2013International audienceLes fluides réfrigérants classiques sont néfastes pour l'environnement en raison de leur potentiel de réchauffement global (GWP), c'est pourquoi leur utilisation doit être réduite. L'une des solutions est d'employer des fluides frigoporteurs diphasiques, comme les coulis d'hydrates, pour transporter le froid. Le travail réalisé a pour objectif d'étudier les propriétés rhéologiques et thermiques des coulis de CO2. Le dispositif expérimental est constitué d'une boucle pilote permettant la circulation des fluides. Les hydrates sont formés par refroidissement à des températures de l'ordre de 275 K et des pressions allant jusqu'à 3 MPa. Les coefficients d'échange thermique locaux et moyens du coulis ont également été évalués par l'utilisation d'un tube chauffant. La rhéologie a montré que le coulis présentait un comportement de type rhéofluidifiant pour des fractions d'hydrates en volume allant jusqu'à 22 %. L'étude thermique a quant à elle montré que le coulis présentait des coefficients d'échange locaux de l'ordre de 2900 W.m-2.K-1 pour une fraction en hydrates de 19 %, ce qui est supérieur à l'eau et légèrement plus élevé que le coulis de glace. Ainsi, ces résultats permettent de mettre en évidence les bonnes capacités du coulis d'hydrates à stocker, à véhiculer et à restituer l'énergie emmagasinée

Effect of mean void fraction correlations on a shell-and-tube evaporator dynamic model performance

In this paper, the influence of different mean void fraction correlations on a shell-and-tube evaporator dynamic model performance has been evaluated. The model proposed is based on the moving boundary approach and includes the expansion valve modelling. Several transient tests, using R134a as working fluid, have been carried out varying refrigerant mass flow, inlet enthalpy and secondary fluid flow. Then, the model performance, using different mean void fractions, is analysed from the system model outputs (evaporating pressure, refrigerant outlet temperature and condensing water outlet temperature). The slip ratio expressions selected are: homogenous, momentum flux model, Zivi's, Chisholm's and Smith's correlations. The results of the comparison between experimental and model predictions depend on the transient characteristics and there is not a single slip ratio correlation that provides the best performance in all the cases analysed.Navarro-Esbrí, J.; Milián Sánchez, V.; Mota Babiloni, A.; Molés Ribera, F.; Verdú Martín, GJ. (2015). Effect of mean void fraction correlations on a shell-and-tube evaporator dynamic model performance. Science and Technology for the Built Environment. 21(7):1057-1072. doi:10.1080/23744731.2015.1034594S1057107221

Simulation of the behaviour of a centrifugal chiller during quick start-up

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Thermodynamic modelling of the operation of an open refrigerating compressor

Thermodynamic modelling is a crucial factor in the simulation of the dynamic operation of the reciprocating piston compressors. Their study requires the analytical knowledge of the properties of the refrigerant from the energy and thermodynamics points of view as well as that of the mechanics of fluids. The simple model suggested allows, on the one hand predicting the performances of the compressor and on the other hand, to determine the variables of states of the evolving flui

Two-phase pressure drop in return bends: Experimental results for R-410A

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Rheological behaviour and concentration distribution of paraffin slurry in horizontal rectangular channel

Paper presented at the 7th International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, Turkey, 19-21 July, 2010.The mathematical modeling of liquid-solid flows is very complex because the solid particles distribution in the carrier liquid is heterogeneous or even when moving beds occurs. In this paper, a mathematical modelling and a numerical simulation of the flow behaviour of the paraffin slurry in a horizontal rectangular channel are presented . The pressure drop was presented and analyzed. The diffusion equation was solved, and the concentrations of suspended solid particles in the mixture have been given for some values of the mixture's average velocity.ej201

Cinétique de formation d’un coulis d’hydrates de CO2 dans un réacteur agité

National audienceL'objectif de ce travail est de présenter les premiers résultats d'une nouvelle boucle pilote de réfrigération permettant l'utilisation d'un fluide frigoporteur diphasique le coulis d'hydrates de CO2. Les coulis d'hydrates de CO2 possèdent une enthalpie de dissociation élevée (374 kJ.kg-1), à une température et à une pression adaptée à une application de refroidissement secondaire. Afin de caractériser les conditions d’écoulement et d’échanges thermiques des coulis d'hydrates de CO2, un dispositif dynamique constitué d'un réacteur agité et d'une boucle de circulation a été conçu et mis au point. Ce dispositif expérimental permet de former des coulis d'hydrates concentrés jusqu'à 25 %vol Une étude cinétique sur la formation des hydrates de CO2 dans le réacteur agité a montré que l'augmentation de la vitesse d'agitation améliore la cinétique de formation, mais dégrade le rendement énergétique du réacteur. L'optimisation énergétique du système a été obtenue pour une vitesse d'agitation variant de 1050 et 1200 tr.min-1 pour laquelle le taux de formation des hydrates de CO2 est de l'ordre de 2 %vol.h-1 dans le réacteur agité

Cinétique de formation et de décomposition de l'hydrate de CO2

National audienceCe travail concerne la cinétique de formation et de décomposition des hydrates de CO2, paramètre étudié dans le but de concevoir une boucle de circulation pilote pour des applications de réfrigération secondaire. La formation des hydrates de gaz est un processus de cristallisation en milieu saturé (en gaz) qui fait intervenir les étapes classiques de nucléation, de croissance et d'agglomération. Dans la littérature, la majorité des données expérimentales de formation d'hydrate ont été obtenues en réacteur semi-agité. Les vitesses de formation et de décomposition des hydrates de CO2 dans ces conditions sont respectivement de 1,45 x 10-3 et 5,07 x 10-3 %hydrate.s-1 pour une vitesse d'agitation d'environ 450 rpm. L'étude de notre système, une boucle isotherme de circulation, avec deux protocoles différents de formation d'hydrate, révèle que la cinétique de formation varie de 1,70 x 10-3 à 8,37 x 10-3 %hydrate.s-1, respectivement avec l'eau et des mélanges eau-additifs choisis pour leurs propriétés de dispersion et de promotion d'hydrates. Les premiers résultats de cinétique de décomposition des hydrates de CO2 avec ou sans additif sont équivalents quelque soit le système étudié (réacteur semi-agité ou boucle) avec environ 5 x 10-3 % hydrate.s-1, valeur en accord avec la littérature