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ENIG Hsini Zouhaier 1 Remerciement Je tiens à remercier vivement mon tuteur de

ENIG Hsini Zouhaier 1 Remerciement Je tiens à remercier vivement mon tuteur de stage Mr Béchir CHAOUACHI pour m’avoir fait partager toute son expérience et ses compétences ; pour son soutien, ses conseils précieux et sa disponibilité en lui témoignant tous mes respects et ma gratitude. Nos remerciements sont adressés aussi aux personnes avec lesquelles j’ai eu le plaisir de collaborer et à leurs témoigner toute ma reconnaissance pour l’expérience enrichissante et pleine d’intérêt qu’elle m’ont fait vivre durant ce mois au sein de cette unité et pour le temps qu’ils m’ont consacré tout au long de cette période ; en répondant à toutes mes questions. J’exprime ma grande reconnaissance à tous les enseignants et administrateurs de l’Ecole Nationale d’Ingénieur de Gabes qu’ont veillé à nous offrir une bonne formation. ENIG Hsini Zouhaier 2 Sommaire Remerciements ............................................................................................................................ 1 Table des figures ......................................................................................................................... 4 Liste de tableaux ......................................................................................................................... 4 Nomenclature ............................................................................................................................. 5 INTRODUCTION GENERALE .................................................................................................. 7 Chapitre I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE ............................................................................... 9 I. Généralité sur le froid : ................................................................................................... 10  I.1. Domaines de froid : ........................................................................................ 10  I.2. Applications industrielles de froid : ................................................................ 10  I.3. Production de froid : .................................................................................... 10 II. Quelques systèmes de production du froid par vaporisation d’un fluide frigorigène : . 11 III. Généralités sur les fluides de travail : ........................................................................... 12  III.1. Critères de choix des fluides de travail utilisé dans les cycles à absorption- diffusion : .............................................................................................................. 12  III.2. Couples frigorigène/absorbant utilisés dans les cycles à absorption- diffusion : .............................................................................................................. 13  III.3. Caractéristiques d'un couple frigorigène/absorbant: .................................... 14 IV. Propriétés des fluides de travail : ................................................................................. 14  IV.1. Propriétés de l'absorption :........................................................................... 14  IV.2. Propriétés des fluides frigorigènes : ............................................................. 15  IV.3. Propriétés du gaz inerte : ............................................................................. 15 V. Avantages et les inconvénients des cycles à absorption-diffusion : .............................. 16  V.1. Avantages : .................................................................................................... 16  V.2. Inconvénients : .............................................................................................. 16 VI. Diagrammes thermodynamiques utilisés ..................................................................... 17 VI.1. Diagramme de Merkel .............................................................................................. 17 VI.2. Diagramme d'Oldham ................................................................................................ 18 Chapitre II : MODELISATION ............................................................................................... 19 I. Bilans de matière et d’énergie : ...................................................................................... 20  I.1. Générateur : .................................................................................................... 20  I.2. Rectifieur : ...................................................................................................... 20  I.3. Condenseur : ................................................................................................... 21  I.4. Évaporateur :................................................................................................... 21  I.5. Échangeur gaz-gaz : ....................................................................................... 21 ENIG Hsini Zouhaier 3  I.6. Absorbeur : ..................................................................................................... 22  I.7. Echangeur liquide-liquide : ............................................................................ 22 II. Amélioration du coefficient de performance : ............................................................... 23 III. Paramètres thermodynamiques : .................................................................................. 24 IV. Propriétés du mélange dans les différentes parties de l’installation : .......................... 25 V. Densités de l’Hélium dans les différents sites de l’installation : ................................... 27 Chapitre III : ETUDE PRATIQUE ........................................................................................... 29 I. Conception de la machine : ............................................................................................. 30  I.1. Description de la machine frigorifique : ......................................................... 30  I.2. Principe de fonctionnement de la machine frigorifique à absorption : .......... 31  I.3. Quelques différentes composantes de l'installation: ....................................... 32  a. Condenseur: ...................................................................................................... 32  b. Evaporateur : ..................................................................................................... 32  c. Bouilleur : ......................................................................................................... 33  d. Absorbeur : ....................................................................................................... 33  e. Echangeur gaz-gaz : .......................................................................................... 33  f. Echangeur liq-liq : ............................................................................................. 33  g. Pompe à bulles : ................................................................................................ 33 II. Démarrage de l’installation : ...................................................................................... 34  II.1. calcul de la composition du mélange : .......................................................... 35  II.2. Vérification de l’étanchéité de la machine : .................................................. 38  II.3. Création du vide de la machine : ................................................................... 38  II.4. Préparation du mélange : ............................................................................... 38  II.5. Introduction du mélange dans l’installation : ................................................ 39  II.6. Circulation du mélange dans l’installation et de la solution pauvre dans l’absorbeur : .......................................................................................................... 40  II.7. Ajout de l’Hélium : ....................................................................................... 40  II.8. Alimentation du système de chauffage : ....................................................... 40 CONCLUSION GENERALE .................................................................................................... 42 Références bibliographiques .................................................................................................... 43 ENIG Hsini Zouhaier 4 Table des figures Figure 1: Schéma simple d’une machine frigorifique à absorption-diffusion .......................... 12 Figure 2: Diagramme de Merkel relatif au couple NH3-H2O ................................................... 17 Figure 3: Diagramme d'Oldham relatif au couple NH3-H20 ..................................................... 18 Figure 4: Schéma d'un cycle de réfrigération par absorption-diffusion ................................... 20 Figure 5: COP en fonction de la température d’évaporation .................................................. 23 Figure 6: Schéma de la simulation de l’installation en block ................................................... 24 Figure 7: Diagramme d’Oldham pour le cycle NH3-H2O-He ................................................... 24 Figure 8: Courbe de ρ=f(P) pour de températures données .................................................... 27 Figure 9: Cycle frigorifique à absorption-diffusion ................................................................... 30 Figure 10: Principe de fonctionnement d’une pompe à bulles ................................................ 34 Figure 11: Courbe de variation de la densité du mélange et de la fraction massique de l’Ammoniac en fonction de la température .......................................................................................... 36 Liste de tableaux Tableau 1: Résultats de la simulation de l’installation ............................................................. 25 Tableau 2 : Variation de la densité de l’Hélium en fonction de la Température et de la Pression ................................................................................................................................................. 27 ENIG Hsini Zouhaier 5 Nomenclature Symboles unité COP : Coefficient de performance (-) G : Flux massique (kg/ms) h : Enthalpie spécifique (J/ kg) ̇ : Débit (kg/s) P: Pression (bar) Q : Puissance thermique (W/m2) T : Température (K) V : Volume (L) X : Fraction molaire de l’ammoniac dans la phase liquide (-) w : Fraction massique de l’ammoniac dans la phase liquide (-)  : Densité (kg/m3) Indice a : Absorbeur évap: Evaporateur gén : Générateur c : condenseur r : rectifieur b : bouilleur égg : echangeur gaz-gaz éll : echangeur liq-liq mél : mélange T : total ENIG Hsini Zouhaier 6 H2O : Eau NH3 : Ammoniac He : Hélium ENIG Hsini Zouhaier 7 INTRODUCTION GENERALE Le conditionnement d’air et les réfrigérateurs domestiques fonctionnent principalement suivant les cycles à compression, qui nécessitent pour le fonctionnement du compresseur, une dépense d’énergie électrique considérable. Pour éviter cette dépense on peut utiliser les cycles à absorption-diffusion car ils utilisent plusieurs sources d’énergie comme les chaleurs issues des cheminés, des échangeurs, des bouilleurs ou du soleil. Le domaine d’application de ce type de réfrigération est vaste, citons par exemple :  le froid ménager: la conservation des aliments et le rafraîchissement des boissons,  le froid commercial : la conservation des denrées pendant la période de vente,  le froid agro-alimentaire : laiteries, ateliers et conservation de semences de pomme de terre,  le froid médical: conservation de vaccins, des produits pharmaceutiques. La majorité des machines frigorifiques à absorption fonctionnent à l’énergie thermique. Les couples les plus utilisés dans ces machines sont le NH3/H2O et le LiBr/H2O. Cependant, l’utilisation de ces mélanges souffre de quelques contraintes comme par exemple le danger de cristallisation sur la circulation des fluides pour le cas de LiBr-eau et la haute pression pour le NH3-eau qui engendre des fuites d’ammoniac toxique. Le développement de la technologie de ces machines peut être effectué par des études expérimentales d’une part et par la modélisation mathématique d’autre part. Nous proposons une contribution à l’étude expérimentale d’une machine frigorifique à absorption-diffusion fonctionnant avec le mélange eau-ammoniac-Hélium en utilisant l’énergie électrique comme source de chaleur. ENIG Hsini Zouhaier 8 Cette étude est structurée de la manière suivante : Dans le premier chapitre, on a fait une étude bibliographique sur les systèmes de production du froid d’une manière générale ainsi que les propriétés des fluides utilisés. Le deuxième chapitre est consacré à l’étude théorique d’une machine frigorifique à absorption-diffusion. Le chapitre trois est consacré à l’étude expérimentale d’une machine frigorifique à absorption-diffusion. On achève ce document par une conclusion sur notre étude. ENIG Hsini Zouhaier 9 Chapitre I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE ENIG Hsini Zouhaier 10 I. Généralité sur le froid : I.1. Domaines de froid : On distingue dans le domaine de froid deux domaines distincts :  la réfrigération : qui consiste à produire et maintenir une température inferieure a la température ambiante  la cryophysique : qui est la science des propriétés de la matière a très basse température (quelques K). La distinction entre réfrigération et cryophysique diffère selon l'usage. Dans l'industrie la réfrigération s'arrête souvent à la liquéfaction de l'air (-190 °C environ). I.2. Applications industrielles du froid :  Domaine médical : cryochirurgie, conservation de certains produits, organes...  Industries alimentaires : conservation des aliments, pasteurisation des liquides...  Industries chimiques et pétrochimiques : liquéfaction des gaz pour le transport, déparaffinage, débenzolage...  Génie civil : refroidissement des bétons, congélation des sols aquifères...  Conditionnement des locaux : rafraichissement de l'air, conditionnement des patinoires, canons à neige...  Laboratoires d'essai et de recherche : étude des matériaux et comportement de la matière à très basses températures...  Production de neige carbonique : maintien du froid à basse température (-80 °C). I.3. Production de froid : Toute transformation endothermique peut constituer un procédé capable de produire du froid soit :  fusion d'un solide  sublimation d'un solide  vaporisation d'un liquide  détente d'un gaz  Effet Peltier, Thomson  dissolution des solides, liquides, gaz ENIG Hsini Zouhaier 11 Les machines les plus courantes fonctionnent en vaporisant le fluide frigorigène dans la chambre froide. C'est précisément au cours de cette opération que la uploads/s3/ etude-experimentale-d-x27-une-machine-frigorifique-a-absorption-diffusion.pdf