1 - RAPPELS THERMODYNAMIQUES

1.1 - Systèmes dithermes
1.2 - Systèmes trithermes

2.1 - Systèmes sans échange d’énergie mécanique avec l’extérieur
2.2 - Systèmes recevant de l’énergie mécanique de l’extérieur
2.3 - Systèmes produisant de l’énergie mécanique
2.4 - Mise en œuvre de ces systèmes

3 - SYSTÈMES TRITHERMES

3.1 - Systèmes résultant du couplage de deux systèmes dithermes

Figure 6 - Système tritherme
3.2 - Systèmes intégrés

Figure 10 - Thermotransformateur

4 - MISE EN ŒUVRE DES SYSTÈMES TRITHERMES À SORPTION

4.1 - Principe des systèmes à sorption

Tableau 1 - Classification des principaux systèmes à sorption
4.2 - Cycles de base des systèmes à sorption
4.3 - Cycles avancés des systèmes à sorption

5 - MISE EN ŒUVRE DE SYSTÈMES TRITHERMES À ÉJECTION

5.1 - Système de réfrigération à éjection dans des conditions sous-critiques
5.2 - Système de réfrigération à éjection dans des conditions transcritiques

6 - POLYGÉNÉRATION

7 - CONCLUSION

Bibliographie & annexes

Article de référence | Réf : BE9734 v2

Rappels thermodynamiques
Convertisseurs thermiques - Machines frigorifiques. Pompes à chaleur. Thermotransformateurs

Auteur(s) : Francis MEUNIER, Pierre NEVEU

Date de publication : 10 juin 2018

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RÉSUMÉ

En utilisant plusieurs sources de chaleur, les convertisseurs thermiques produisent de l’énergie mécanique, du froid ou encore de la chaleur.

Le nombre de ces convertisseurs thermiques pour des systèmes dithermes ou trithermes est limité par la thermodynamique.

Parmi les solutions les plus intéressantes pour l’énergétique, les systèmes dithermes comme les réfrigérateurs , les pompes à chaleur ,les moteurs thermiques , sont bien connus mais il existe également des systèmes dithermes à compression-absorption. Les systèmes trithermes comprennent les systèmes à sorption ainsi que les systèmes à éjection, notamment le cycle transcritique au CO₂ à éjection.

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Auteur(s)

Francis MEUNIER : Professeur émérite au Conservatoire national des arts et métiers - Directeur honoraire de l’IFFI (Institut Français du Froid Industriel), Paris, France
Pierre NEVEU : Professeur, Université de Perpignan, Via Domitia, Perpignan, France - Cet article est la réédition actualisée de l'article [BE 9 734] intitulé « Machines frigorifiques – Classification » rédigé par Maxime DUMINIL en 2002.

INTRODUCTION

Les convertisseurs thermiques (machines frigorifiques, pompes à chaleur, thermotransformateurs) dont il est question dans cet article sont des systèmes qui, à partir d’au moins deux sources de chaleur à des températures différentes, peuvent produire de l’énergie mécanique, du froid et/ou de la chaleur.

Des cas particulièrement courants de convertisseur thermique sont constitués par les moteurs thermiques ainsi que les réfrigérateurs qui correspondent à des systèmes dithermes. Mais, il existe également des systèmes trithermes.

Avant de présenter une typologie des convertisseurs thermiques, il faut d’abord rappeler les contraintes introduites par les deux premiers principes de la thermodynamique pour la conception et la réalisation de tels systèmes.

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MOTS-CLÉS

Adsorption Thermodynamique Absorption Ejection

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

Version archivée 1 de juil. 2002 par Maxime DUMINIL

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-be9734

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1. Rappels thermodynamiques

Les convertisseurs thermiques cités dans cet article sont des systèmes thermodynamiques fermés (n’échangeant que de l’énergie avec l’extérieur à l’exclusion de tout échange de matière). Pour un tel système fermé fonctionnant en régime permanent ou cyclique et échangeant de la chaleur avec plusieurs sources de chaleur, les deux premiers principes de la thermodynamique s’écrivent :

\sum_{i} Q_{i} + W = 0

^( 1 )

\sum_{i} \frac{Q_{i}}{T_{i}} + Δ_{i} S = 0 {avec Δ}_{i} S \geq 0 donc \sum i \frac{Q_{i}}{T_{i}} \leq 0

^( 2 )

avec :

Q_i: quantités de chaleur échangées avec les sources de chaleur aux températures T_i,
W: énergie mécanique échangée avec l’extérieur,
Δ_iS: production...

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - MEUNIER (F.) - Aide-mémoire de thermodynamique. - Dunod éditeur (2012).
(2) - ALEFELD (G.), RADERMACHER (R.) - Heat conversion systems. - CRC Press éditeur (1994).
(3) - WU (W), WANG (B.), SHI (W.), LI (X.) - Absorption heating technologies : A review and perspectives. - Applied Energy, 130, 51-71 (2014).
(4) - * - https://engie-axima.fr/wp-content/uploads/engieaxima_greenpac_140217.pdf
(5) - MEUNIER (F.), RIVET (P.), TERRIER (M.F.) - Production du froid. - Dunod éditeur (2015).
(6) - WONGSUWAN (W.), KUMAR (S.), MEUNIER (F.), NEVEU (P.) - A review of chemical heat pump technology and applications. - Applied Thermal Eng.,Vol. 21, 15, pp. 1489-1519 (2001).
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