Présentation
RÉSUMÉ
Parmi les configurations utilisant les changements de phases figurent les machines à sorption (absorption , adsorption ) mais aussi les machines a éjecteurs. Quelques machines à gaz permanent sont aussi décrites , dont le tube de Ranque-Hilsch , les pulse tubes et machines acoustiques. La dernière catégorie étudiée est celle qui utilise les effets thermoélectriques. Ces trois ensembles sont les plus importants vu leur impact industriel. Néanmoins le panorama ne serait pas complet si on ne citait pas les nouvelles configurations émergentes telles que les configurations thermomagnétiques
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Phase change configurations include sorption machines, but also configurations with ejectors. More specific cases with permanent gases are also described in this article, mainly the Ranque-Hilsch tube and pulse tubes or acoustic configurations. A third category uses thermoelectrical effects. These categories are the main ones in terms of industrial impact. However, this list is incomplete as new advances are being made, such as thermomagnetic configurations.
Auteur(s)
-
Michel FEIDT : Ingénieur physicien de l’Institut national des sciences appliquées de Lyon - Docteur ès sciences - Professeur à l’université Henri-Poincaré (Nancy)
INTRODUCTION
Les machines considérées dans cet article ne sont pas des machines à cycle inverse courantes. Elles utilisent des systèmes basés sur des principes physiques différents qui ont des conséquences sur l’analyse des cycles.
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VERSIONS
- Version courante de janv. 2017 par Michel FEIDT
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Machines à changement de phase1. Machines à gaz permanent
Dans le paragraphe 2.3 de l’article Production de froid et revalorisation de la chaleur : principes généraux Production de froid et revalorisation de la chaleur : principes généraux ont été considérées deux machines à gaz permanent. La machine de Stirling donne lieu à des applications dans le domaine cryogénique (production d’oxygène et d’azote liquide), tandis que la machine de Brayton-Joule connaît des applications dans le domaine de la climatisation, en particulier des avions.
Les machines qui vont être considérées maintenant se démarquent des précédentes par leur originalité.
1.1 Séparateurs thermiques
Ces appareils, qui connaissent quelques applications industrielles, ne sont pas véritablement des machines à cycle inverse. Plusieurs variantes en existent dont la plus connue, le tube de Ranque-Hilsch, parvient à séparer l’air chaud de l’air froid, sans pièce mécanique en mouvement. Le procédé a été imaginé par Ranque en 1939, et expérimenté quelques années plus tard par Hilsch.
La figure 1 en illustre le fonctionnement. On doit disposer d’air comprimé (à température ambiante le plus souvent). Cet air est admis dans le tube par un ajutage latéral, ce qui lui donne un mouvement tourbillonnaire (d’où aussi le nom de tube à tourbillons d’air chaud et froid). L’air chaud peut atteindre une température voisine de 200 ˚C à sa sortie du côté d’un dispositif de contrôle à étranglement, l’air froid a une température voisine de − 50 ˚C à l’autre extrémité du tube, après être passé au travers d’un orifice central, dans la partie médiane du tube. Selon la taille du tube, des puissances de quelques kilowatts peuvent être atteintes.
Pour simplifier, on peut expliquer le fonctionnement du tube en disant que...
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