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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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Michel FEIDT : Professeur, Université de Lorraine, Nancy, France
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 archivée 1 de oct. 2003 par Michel FEIDT
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Machines à changement de phase
English
1. Machines à gaz permanent
Dans le paragraphe 2.3 de l’article [BE 8 095]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) ;
-
la machine de Brayton-Joule qui 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 ajustage 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 « l’élévation de température de la couche externe du tourbillon...
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Machines à gaz permanent
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HILSCH (R.) - The use of the expansion of gases in a centrifugal field as cooling process. - The Review of scientific instruments, vol. 18, n° 2, p. 108, fév. 1947.
-
(2) - VIAUD (P.), SCLABAS (J.L.), MAUFFREY (G.) - Rapport de projet. - IUT GTE, Longwy (1993).
-
(3) - NIKA (Ph.) - Convertisseurs thermoacoustiques et dimensionnement. - [BE 8 062](2007).
-
(4) - DOMBLIDES (J.P.), DALIGAUD (J.), DODRAY (C.), PELFRENE (G.) - Tube à gaz pulsé. - Rev. Gén. Froid, p. 47-49, janv.-fév. 1992.
-
(5) - LIANG (J.), RAVEX (A.), ROLLAND (P.) - Study on pulse tube refrigeration. - Cryogenics, vol. 36, n° 2, p. 87-106 (1996).
-
(6) - SWIFT (G.W.) - Thermoacoustic engines and refrigerators. - Physics...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Thermodynamique appliquée. Premier principe. Énergie. Enthalpie.
-
Thermodynamique appliquée. Bilans entropiques et exergétiques.
-
Théorie des machines frigorifiques. Machine à compression mécanique. Cycles monoétagés.
-
Théorie des machines frigorifiques. Machine à compression mécanique. Cycles multiétagés.
-
Théorie des machines frigorifiques. Machine à compression mécanique. Fluides.
-
...
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