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RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITÉ DE BATNA FACULTE DES SCIENCES DE L’INGENIEUR DEPARTEMENT DE MECANIQUE MÉMOIRE Pour Obtenir le Diplôme De MAGISTERE EN Génie Mécanique OPTION : Energétique Presenté PAR Benbia Leila ___________________ Ejecteur á vapeur d’eau pour la refrigeration : Etude, simulation et dimensionnement. ______________________________________ Mémoire soutenu le Devant le jury d’examen Dr. Benbia makhlouf Maître de conférences Rapporteur Université de Batna Pr. Si Ameur Mohamed professeur President Université de Batna Pr. Rahal samir professeur Examinateur Université de Batna Dr.Moummi Noureddine Maître de conférences Examinateur Université de Biskra ANNEE UNIVERSITAIRE 2012 / 2013 Je tiens à remercier mon directeur de recherche monsieur Benbia pour avoir accepté de diriger mon travail et pour tous ses conseils judicieux. Je remercie également tous les enseignants de l’institut de génie mécanique et chefs de département Enfin je remercie tous ceux qui ont participé de près ou de loin à l’élaboration de ce mémoire. Je dédie ce travail a : Mon très cher père Ma très chère mère Mon mari Mon fils idriss Mes frères et sœurs Tous mes amis Toute ma famille A mon encadrant docteur Benbia Sommaire Nomenclature Introduction générale 1.2 Chapitre I : généralités et étude bibliographique 3 Introduction : 3 1.1- historique sur les cycles de réfrigération 3 1. 2- Caractéristiques du cycle a éjecteur 3 1. 3- système conventionnelle de réfrigération solaire á éjecteur 3 1. 4- les constituants du cycle de réfrigération avec un éjecteur 3 a)- générateur 4 b)- condenseur 5 c)- évaporateur 5 d)- l’éjecteur 5 1.5- le fonctionnement de l’éjecteur 5 1.6- les performances de cycles 6 1.6.1- la performance du système a éjecteur 6 1.6.2- les caractéristiques et performance 7 1.7- effets des divers paramètres de chaque unité sur le fonctionnement de : 8 1.7.1- condenseur 8 1. 7.1.1 -la pression 8 1.7.1.2- la géométrie 10 1.8- les avantages et inconvénients de l’éjecteur : 11 1.9- fluides de travail 11 1.10- les systèmes solaires de réfrigération a éjecteur 13 1.11-Conclusion 14 Chapitre II : formulation mathématique du problème Introduction 14 2.1- Ecoulement compressible 14 2.2- Ecoulement adiabatique 14 Sommaire 2.3- Nombre de mach 15 2.4- description du système considère 15 2.5- présentation du domaine d’étude 16 2.6- équation et modèles mathématiques des écoulements dans ces dispositifs. 17 2.6.1- résume des équations gouvernant de la dynamique des fluides et commentaires 17 2.6.1.1. Les équations générales 17 2.6.1.1.1- équation de Navier-Stokes 17 a)- l’équation de continuité ou équation de bilan de masse b)- l’équation de bilan de la quantité de mouvement c)- l’équation de bilan de l’énergie 18 2.7-conclusion 18 Chapitre III : Apprentissage de l’utilisation du logiciel fluent et gambit Introduction 20 3.1- Méthode des volumes finis 20 3.2- Notices d’utilisation de Gambit et de fluent 21 3.2.1- Utilisation de Gambit 21 3.2.2- Présentation du code fluent 21 3.2.3- fluent peut modéliser les phénomènes suivants 21 3.3- Démarche numérique du solveur 22 3.3.1-L’étapes principales de simulation sous fluent 22 3.4-Conclusion 25 Chapitre IV : Résultats et interprétations : Introduction 26 4.1-plan d’étude 27 4.1.1-L’effet de pression de fonctionnement 4.1.2- L’effet des géométries de l’éjecteur : 4.1.2.1-l’effet de la géométries de la tuyère primaire : 4.1.2.1.1-L’effet de diamètre de gorge : (X en mm) 4.1.2.1.2- L’effet de la longueur de la gorge (Lg1 en mm). 29 Sommaire 4.1.2.1. 3- L’effet de la position (NXP) de la sortie de la tuyère primaire : 4.1.2.2- l’effet de la géométrie de la chambre de mélange : 4.1.2.2.1- l’effet du diamètre de la chambre de mélange (Z en mm). 29 4.1.2.3-L’effet de la géométrie de la tuyère secondaire : 4.1.2.3.1- L’effet de la longueur de la gorge (Lg2 en mm) 4.1.2.3.2-L’effet du diamètre de la gorge de la tuyère secondaire (Dg2 en mm) : 4.1.2.3.3- L’effet de la géométrie de l’éjecteur sur le ratio d’entraînement (Rm) 29 4.1.3- L’effet des conditions de d’exploitation : 4.1.3.1- L’effet de la température du générateur sur le cœfficient de la performance (COP) : 4.1.3.2 - L’effet de la température de l’évaporateur sur le cœfficient de la performance (COP) : 4.1.3.3- L’effet de la pression du condenseur sur le cœfficient de la performance (COP) : 29 4.1.2.1.1–L’effets de diamètre de la gorge de la tuyère primaire : (X : mm). 29 4.1.2.1.1a. Mis en place de la géométrie et du modèle CFD de l’éjecteur 30 4.1.2.1.1b- Présentation des champs est des profils des pressions Fig. (4.5et4.7) et des vitesses Fig. (4.6et 4.8) du long de la tuyère primaire en fonction de la position de sa sortie X : 31 4.1.2.1.1c- Analyse des résultats 31 4.1.2.1.2-L’effet de la longueur de la gorge de la tuyère primaire [L (mm)]: 31 4.1.2.1.2a- Présentations des champs et des profils de pression Fig. (4.9et 4.11) et la vitesse Fig. (4.10et 4.12) de la tuyère primaire en fonction de la position de sa sortie X : 32 4.1.2.1.2b-Analyse des résultats : 33 4.1.2.3.2-L’effet du diamètre de la gorge de la tuyère secondaire (Dg2mm) : 39 4.1.2.3.2a- Présentations des champs et des profils de pression Fig. (4.21et 4.23) et la vitesse Fig. (4.22et 4.24) de la tuyère primaire en fonction de la position de sa sortie X : 4.1.2.3.2b-Analyse des résultats : 4.1.2.1. 3-L’effet de la position (NXP) de la sortie de tuyère primaire : 33 4.1.2.2.1-L’effet du diamètre de la chambre de mélange (Z mm): 34 Sommaire 4.1.2.2.1a- Présentations des champs est des profils de pression Fig. (4.15 et 4.17) et de vitesse Fig. (4.16et 4.18) de la tuyère primaire et de la tuyère secondaire. 35 4.1.2.2.1b- Analyse des résultas : 36 4.1.2.3- L’effet de la géométrie de la tuyère secondaire : 4.1.2.3.1- L’effet de la longueur de la gorge (lg2 : mm) : 37 4.1.2.3.1a. Présentations des champs des profils de pressions Fig. (4.19et21) et les vitesses Fig. (4.22et20) de la tuyère primaire et la tuyère secondaire : 37 4 .1.2.3.1b-Analyse des résultats : 38 4.1.2.3.2- L’effet des géométries de l'éjecteur sur le ratio d’entraînement (Rm): 39 4.1.2.3.2a-Analyse des resultat : 40 4.1.3-L’effet des conditions de d’exploitation : 41 4.1.3.1- L’effet de la température de générateur sur le cœfficient de la performance (COP) . 41 4.1.3.1a-Validation des résultats : 41 4.1.3.2–L’effet de la température de l’évaporateur sur le cœfficient de la performance (COP). 42 4.1.3.3- L’effet de la pression du condenseur sur le cœfficient de la performance (COP) : 42 4.1.4-Conclusion : 43 Conclusion générale 45 Liste des figures Liste des figures : Figure 1-1 : système de réfrigération avec éjecteur Figure 1-2 : Les processus du système à éjecteur avec ça courbe (P, h) Correspondante [17]. Figure 1-3 : Coupe d'un éjecteur et évolutions des vitesses et pressions Figure 1-4 : Modes opérationnels d'un éjecteur [12]. Figure 1-5 : La performance d'un réfrigérateur à éjecteur basé sur données expérimentales Fournies par Aphornratana [25]. Figure 1-6 : Effet des températures de fonctionnement sur la performance d'un réfrigérateur à éjecteur basée sur des données fournies par Aphornratana [25]. Figure 1-7 : La performance d'un réfrigérateur a éjecteur de la vapeur basée sur données fournies par Aphornratana [25]. Figure I.8 : Configurations des cycles solaires à éjecteur. (I.8a) Cycle idéal ;(I.8b) un cycle pour le système solaire et un autre pour le système de réfrigération Figure 2.1 : Coupe d'un éjecteur Figure 4.1 : Schéma de l’éjecteur Figure 4.2 : Evolution du rapport d'entraînement en fonction de la pression du générateur Figure 4.3- rapport d'entraînement (expérimentale) Figure 4.4 -maillage de la tuyère primaire et la tuyère secondaire Figure 4.5-Distribution du champ de pression Figure 4.6- Distribution du champ de vitesse Figure 4.7-profil de pressions pour X= [de 0 á 83] mm Figure 4.8- profil des vitesses pour X= [de 0 á 83] m Figure 4.9-la distribution du champ de pression Figure 4.10- la distribution du champ de vitesse Liste des figures Figure. 4.11-profil de pression pour X= [de 0 á 83] mm Figure. 4.12-profil de vitesse pour X= [de 0 á 83] mm Figure. 4.13- Effet de la position de la tuyere primaire par rapport a l'entrée de la tuyere secondaire (NXP) Figure 4.14 : Effet de la position de la tuyere primaire par rapport a l'entrée de la tuyere secondaire (NXP) (Exprimentales) Figure 4.15 : Distribution du champ de vitesse Figure 4.16 : Distribution du champ de pression Figure 4.17 : profils de pression pour X= [50 a 350] mm Figure 4.18 : profils de vitesse pour X= [50 a350] mm Figure 4.19 : Distribution du champ de pression Figure 4.20 : Distribution du champ de vitesse Figure 4.21 : profils de pression pour X= [de50 a 350] mm Figure 4.22 : profils de vitesse pour X= [de50 a 50] mm Fig4.23- Distribution du champ de pression Fig4.24- Distribution du champ de vitesse Fig4.25- profils de pression pour X= [de 55a 450] mm Fig4.26 - profils de vitesse] pour X= [de5 0 a450] mm Figure 4.27 : Evolution du ratio d’entraînement en fonction de la pression du condenseur. Figure 4.28 : Evolution du ratio d’entraînement (Expérimentale) en fonction de la pression du condenseur. uploads/Litterature/ inj-benbia-leila-pdf.pdf