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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MENTOURI CONSTANTINE FACULTE DES SCIENCES DE L’INGENIEUR DEPARTEMENT DE GENIE CLIMATIQUE LABORATOIRE DE GENIE CLIMATIQUE N° de série : N° d’ordre : MEMOIRE PRESENTE POUR L’OBTENTION DU DIPLOME DE MAGISTER EN GENIE CLIMATIQUE OPTION THERMIQUE DU BATIMENT ET REFRIGERATION THEME PAR : CHOUGUI MOHAMED LAMINE Soutenue le : / /2010 Devant le jury : Président : A.BELHAMRI Prof : Université Mentouri Rapporteur : S. Zid MC : Université Mentouri Examinateur : R.GOMRI MC : Université Mentouri Examinateur : Med. ROUABAH MC : Université Mentouri SIMULATION ET ETUDE COMPAREE DE CYCLE A ABSORPTION (LiBr / H2O) A USAGE DE FROID. CAS DE L’UNITE DE PRODUCTION DE DETERGENT HENKEL. Remerciement Tout d’abord, merci pour le grand DIEU qui m’a donné la volonté et le courage pour parachèvement ce travail. J’exprimer mes remerciement les plus chaleureux à Mr S.ZID, maître de conférences à l’université Mentouri, pour ses encouragements, et les conseils précieux tout le long du travail. Je tiens à exprimer ma respectueuse gratitude à Mr A.BELHAMRI, professeur à université de Mentouri, qui a bien voulu accepter de présider le jury de soutenance. Mr R.GOMRI, maître de conférences à l’université Mentouri de Constantine. Mr Med. ROUABAH, maître de conférences à l’université Mentouri de Constantine. D’avoir accepter de me faire l’honneur de juger ce travail et de participer à mon jury de mémoire. Je remercie également touts les étudiants de génie climatique : Wahid, Chawki, Boudjma, Amar, Billel, Djaouad, Hind, Lobna. Je tiens à remercier touts les cadres et les employeurs de l’unité de fabrication du détergent HENKEL Chelgoum Elaid Tout mes remerciements et mon estime a touts les enseignants du département de génie climatique. Dédicace Je dédie ce modeste travail : À ma mère À ma grande mère À mes oncles et leurs familles À mes tantes et leurs familles À mes cousins et mes cousines À mes Amis : Imad, Djamel, Hassan,… À Wahid À mes collègues Wahid, Chawki, Boudjma, Amar, Billel, Djaouad, Hind, Lobna. sommaire remercîments dédicace nomenclature Liste des figures Introduction générale 1 Chapitre I : Etude Bibliographique I.1) Introduction : 3 I.2) Le système à compression mécanique 3 I.2.1) l’évaporateur 3 I.2.2) Un compresseur 4 I.2.3) Un condenseur 5 I.2.4) Un détendeur (ou régulateur de liquide) 5 I.3) le système à absorption 5 I.3.1) Bref rappel historique 5 I.3.2) L’utilisation actuelle des machines à absorption dans le monde 5 I.3.3) Principe de fonctionnement : 8 I.3.3.1) Le condenseur 8 I.3.3.2) L’évaporateur : 9 I.3.3.3) Le générateur 9 I.3.3.4) L’absorbeur : 10 I.3.4) Diagrammes thermodynamiques utilisés 10 I.3.4.1) Diagramme d'Oldham 10 I.3.4.2) Diagramme de Merkel 10 I.3.5) Classification des machines à absorption 10 I.3.6) Les couples classiques utilisés dans l'absorption 11 I.4) Fiche technique du complexe 12 I.4.1) Identification de l’unité 12 I.4.2) Implantation de l’unité 12 I.4.3) Données techniques 13 I.4.4) Matières premières 13 I.4.5) Produits fabriqués 14 I.4.6) Problèmes majeurs rencontrés 14 I.5) Disposition des unités 14 I.6) L’importance du froid et de la vapeur dans l’industrie du détergent 16 I.7) Processus de fabrication 16 Chapitre II : Analyse Thermodynamique II.1) introduction 18 II.2) Bilan massique 19 II.3) bilan enthalpique 19 II.4) Débit spécifique de solution (Taux De Circulation) 20 II.5) La plage de dégazage 20 II.6) Détermination du coefficient de performance COP 20 II.7) Le coefficient de performance de Carnot (COPc) 21 II.8) L’efficacité de système (η) 21 II.9) Le rendement exergétique (ζ) 21 II.10) Étude thermodynamique des propriétés de la solution (H2O/ LiBr) 22 II.10.1) Introduction 22 II.10.2) Propriétés thermodynamique du couple (eau /bromure de lithium) 22 II.10.3) Calcul de la pression d’équilibre de l’eau pure Peq(Tc) 23 II.10.4) Calcul de l’enthalpie de l’eau liquide saturé en fonction de la température Hliq (Tc) 23 II.10.5) Calcul de l’enthalpie de l’eau vapeur saturée en fonction de la température Hvap(Tc) 24 II.10.6) Calcul de l’enthalpie de la vapeur d’eau surchauffée Hsurch (P, T) 24 II.10.7) Calcul de la pression d’équilibre du mélange (H2O/LiBr) PeqLiBr (T, X) 24 II.10.8) Calcul de l’enthalpie du mélange (H2O/LiBr) en fonction de(T) et de(X) HLiBr (T, X) 25 II.10.9) Calcul de la densité du mélange (H2O/LiBr) en fonction de(T) et de(X) dLiBr (T, X) 26 CHAPITRE III : Modélisation III.1) Introduction 27 III.2.1) Analyse du Générateur 28 III.2.2) Analyse du Condenseur 29 III.2.3) Analyse de l’Evaporateur 29 III.2.4) Analyse de l’Absorbeur 29 III.2.5) Pompe de solution 29 III.2.6) Echangeur de solution 30 III.4) Organigramme du programme principal 32 CHAPITRE VI : Discussion des résultats IV.1) Validation des résultats 33 IV.1.1) Validation par rapport au (COP) 33 IV.1.2) Validation par rapport au (FR) 36 IV.2) Comparaison des paramètres initiales et existants 37 IV.2.1) Les paramètres du constructeur 37 IV.2.2) Les paramètres actuelles 37 IV.3) L’influence des températures sur les performances de la machine 42 IV.3.1) le coefficient de performance (COP) 46 IV.3.1.1) L’effet de l’efficacité d’échangeur de solution sur le COP 46 IV.3.1.2) L’effet de (Tg) sur le COP 48 IV.3.1.3) L’effet de (Tc) sur le COP 49 IV.3.1.4) L’effet de la température de l’évaporateur (Te) sur le COP 51 IV.3.1.5) L’effet de la température d’absorption (Ta) sur le COP 52 IV.3.2) Le taux de circulation (FR) 56 IV.3.2.1) L’effet de (Tg) sur le FR 56 IV.3.2.2) L’effet de (Tc) sur le FR 58 IV.3.2.3) L’effet de (Ta) sur le FR 59 IV.3.2.4) L’effet de (Te) sur le FR 61 IV.3.3) L’efficacité du système (η) 64 IV.3.3.1) L’effet de l’efficacité de l’échangeur sur l’efficacité du système (η) 64 IV.3.3.2) L’effet de la température du générateur (Tg) sur l’efficacité du système (η) 65 IV.3.3.3) L’effet de la température d’absorption (Tc) sur l’efficacité du système (η) 67 IV.3.3.4) L’effet de la température d’absorption (Ta) sur l’efficacité du système (η) 69 IV.3.3.5) L’effet de la température de l’évaporateur (Te) sur (η) 70 IV.3.4) le rendement exergétique(ζ) 73 IV.3.4.1) L’effet de l’efficacité d’échangeur de solution sur le (ζ) 73 IV.3.4.2) L’effet de la température du condenseur (Tg) sur le (ζ) 75 IV.3.4.3) L’effet de la température d’absorption (Tc) sur le (ζ) 77 IV.3.4.4) L’effet de la température d’absorption (Ta) sur le (ζ) 78 IV.3.4.5) L’effet de la température de l’évaporateur (Te) sur le (ζ) 80 IV.4) les quantités de chaleur 83 IV.4.1) L’effet de l’efficacité de l’échangeur de solution (Eff) sur les quantités de chaleur 83 IV.4.2) L’effet de la température du générateur (Tg) sur les les quantités de chaleur 84 IV.4.3) L’effet de la température du condenseur (Tc) sur les charges thermiques 86 IV.4.4) L’effet de la température du condenseur (Ta) sur les charges thermiques 87 IV.4.5) L’effet de la température de l’évaporateur (Te) sur les charges thermiques 89 IV.5) l’influence des sources extérieur sur la température d’évaporation 92 IV.5.1) L’effet du (Mch) sur la température de l’eau à la sortie de l’évaporateur (Tr,sor) 92 IV.5.2) L’effet du (Mr) sur la température de sortie de l’évaporateur (Tr,sor) 94 IV.5.3) L’effet (ΔTr) sur la température de sortie de l’évaporateur (Tr,sor) 96 IV.6) Evaluation du rendement de la machine 98 IV.6.1) La sulfonation 98 IV.6.1.1) Préparation du SO3 98 IV.6.1.1.1) Séchage de l’air 98 IV.6.1.2) PRODUCTION SO3 99 IV.6.2) La production de l’Alkyl benzène linéaire sulfoné (LAS) 99 IV.6.3) La technologie de la sulfonation de l’Alkyl benzène linéaire (LAS) 100 IV.6.4) L’effet de la température d’évaporation sur la sulfonation 105 IV.7) Comparaison entre la consommation énergétique d’une MAB et une MCM 105 Conclusion Générale 109 Annexe Bibliographie Listes des figures Figure 01 : schéma de principe d’une machine à compression mécanique mono-étagée 3 Figure 02 : structure d’une machine à absorption 8 Figure 03 : les déférentes unités du complexe HENKEL Chlgoum Elaid 15 Figure 04 : processus de La fabrication de détergent 17 Figure 05 : machine à absorption à simple effet 27 Figure 06 : comparaison du (COP) en fonction de(Tg) avec les données de Romero et al 34 Figure 07 : comparaison du (COP) en fonction de(Tg) avec les données de Romero et al 35 Figure 08 : comparaison du (FR) en fonction de(Tg) avec les données de Romero et al 37 Figure 09 : la machine CARRIER type 16JB installé au niveau de HENKEL ALGERIE 38 Figure10 : les éléments de base de la machine à absorption et ces annexes au niveau de (HENKEL) 39 Figure 11 : variation du (COP) pour les différentes efficacités de l’échangeur de solution 47 Figure 12 : Variation du coefficient de performance (COP) en fonction de (Tg) 49 Figure 13 : Variation du coefficient de performance (COP) en fonction de (Tc) 50 Figure 14 : Variation du coefficient de performance (COP) en fonction de (Te) 52 Figure 15 : Variation du coefficient de performance (COP) en fonction de (Ta) 54 Figure 16 : la contribution de chaque température dans la variation du (COP). 55 Figure 17 : Variation du (FR) en fonction de (Tg) 57 Figure 18 : Variation du (FR) en fonction de (Tg) 59 Figure 19 : Variation du (FR) en fonction de (Ta) 60 Figure 20 : Variation du (FR) en fonction de (Te) 62 Figure 21 : la contribution de uploads/Industriel/ cho5742.pdf