Bibliographie & annexes
Présentation
English
RÉSUMÉ
Les propriétés thermodynamiques du mélange binaire ammoniac-eau et les possibilités qu’il offre pour la réalisation de machines à absorption sont discutées en s’appuyant sur des diagrammes. Les différents cycles utilisés pour ces machines sont présentés et analysés à l’aide d’une feuille de calcul permettant de simuler leurs performances en fonction des conditions opératoires.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Francis MEUNIER : Professeur émérite au conservatoire national des arts et métiers - Directeur honoraire de l’IFFI (Institut Français du Froid Industriel), Paris, France
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Pierre NEVEU : Professeur des universités - Université de Perpignan Via Domitia, France
INTRODUCTION
Le mélange binaire ammoniac-eau (NH3-H2O) est destiné à des machines à absorption liquide qui sont des convertisseurs thermiques trithermes [BE 9 734] dont les principales applications sont, d’une part, le froid industriel, à partir de vapeur surchauffée, d’eau chaude ou de gaz d’échappement et, d’autre part, les pompes à chaleur domestiques utilisant le gaz naturel (ou du GPL) comme source d’énergie.
Ce mélange binaire se différencie du mélange eau-bromure de lithium H2O-LiBr [BE 9 735] notamment par le niveau de pression et par le fait que la vapeur est un mélange, ce qui a des conséquences importantes pour la conception des machines à absorption et la technologie utilisée. Comme dans le cas H2O-LiBr, le fluide frigorigène n’a aucun impact sur l’effet de serre ni sur la couche d’ozone.
Par rapport aux systèmes H2O-LiBr, les machines à un étage NH3-H2O permettent d’accéder à des températures d’évaporation bien au-dessous de 0 °C, ce qui les rend très attractives, que ce soit pour le froid industriel ou le fonctionnement en pompe à chaleur appliquée au chauffage de l’habitat. Par contre, elles conduisent à des coefficients de performance (COP) moins élevés.
Le cycle GAX (Generator, Absorber, heat eXchanger) profite de la forte amplitude de température de la solution pour effectuer une récupération de chaleur sur l’absorbeur en valorisant une partie de la chaleur latente d’absorption, ce qui permet d’augmenter le COP. Ce cycle fonctionne dans de bonnes conditions lorsque l’amplitude thermique entre la désorption et l’absorption est importante et que celle entre la condensation et l’évaporation n’est pas très élevée.
Les applications de ces différents cycles dans des machines à absorption liquide sont présentées dans l’article [BE 9 738] dédié à leur technologie.
Comme il est d’usage dans la profession, les titres et les pourcentages indiqués dans cet article sont, sauf précision contraire, massiques et relatifs à l’ammoniac.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 2002 par Maxime DUMINIL
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Cycle à 1 étage
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2. Diagrammes thermodynamiques du mélange ammoniac-eau
Par rapport au couple eau-bromure de lithium présenté dans l’article [BE 9 735], le couple ammoniac-eau se distingue par la présence d’eau (le sorbant) dans la vapeur d’ammoniac (le fluide frigorigène) désorbée par la solution liquide. Ce fait est clairement mis en évidence sur les diagrammes d’Oldham et de Merckel que nous allons tout d’abord présenter et en rappeler l’utilisation. La présence d’eau dans le fluide frigorigène implique également des opérations unitaires plus complexes, en particulier une évaporation avec un glissement en température pouvant être important suivant la composition du fluide frigorigène, et une opération supplémentaire, la rectification de la vapeur. Ces différentes opérations unitaires (évaporation, condensation, absorption et désorption/rectification, cf. figure 4) sont détaillées dans ce paragraphe. Ces rappels thermodynamiques permettront d’exposer la méthodologie de dimensionnement des machines ammoniac-eau, actuellement commercialisées et présentées dans l’article [BE 9 738].
Trois diagrammes vont être utilisés dans la suite : les diagrammes d’Oldham (figure 5) et de Merkel (figure 7) nécessaires pour la construction et l’analyse des cycles et le diagramme de phase à pression constante (figure 6) qui permet d’illustrer les opérations unitaires. Sur ces trois diagrammes, les deux niveaux de pression correspondant à la figure ...
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Diagrammes thermodynamiques du mélange ammoniac-eau
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ALEFELD (G.), RADERMACHER (R.) - Heat conversion systems. - Crc Press, ISBN 978-0849389283 (1993).
-
(2) - HEROLD KEITH (E.), RADERMACHER KEITH (E.), KLEIN SANFORD (A.) - Absorption chillers and heat pumps. - Second Edition, CRC Press, ISBN 978-1498714358 (2016).
-
(3) - ZIEGLER (B.), TREPP (C.) - Equation of state for ammoniac-water mixtures. - International Journal of Refrigeration 7, n° 2, 101 6., mars 1984 https://doi.org/10.1016/0140-7007(84)90022-7
-
(4) - IPU - Coolpack. - https://www.ipu.dk/products/coolpack/
-
(5) - QUAIST - Review on testing procedures and quality standards for thermally driven chillers. - Task Report 5.3.3, QAIST project (2012) http://www.qaist.org/
-
(6) - Performances techniques des pompes à chaleur...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
ago AG Énergie + Anlagen, Am Goldenen Feld 23, D-95326 Kulmbach [email protected], https://www.ago-energie.de/
Bassols & Lebrequer GmbH, Karmeliterstraße 9, 52064 Aachen, Germany [email protected], https://bl-thermo.com/
Colibri B.V, Tentstraat 5a, 6291 BC Vaals, The Netherlands [email protected], https://colibris.home.xs4all.nl/
France Air (distributeur Robur), Rue des Barronières – Beynost, 01708 Miribel cedex, France [email protected], https://www.france-air.com/
Pink GmbH, Bahnhofstrasse 22, 8665 Langenwang, Österreich [email protected], https://www.pink.co.at
ROBUR S.p.A, Via Parigi 4/6, 24040 Verdellino/Zingonia (Bergamo), Italia [email protected], https://www.robur.com/
SolarNext AG, Chiemgaustr. 2, D-83233 Bernau am Chiemsee, Germany [email protected], https://solarnext.de
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