Amélioration du cycle trans-critique au CO2 par une compression refrodie : évaluations numérique et expérimentale

• Main Author: Toublanc, Cyril
• Language: FRE
• Published: Conservatoire national des arts et metiers - CNAM 2009
• Subjects: [SPI:NRJ] Engineering Sciences/Electric power; fluide frigorigène; CO2; cycle trans-critique; compression isotherme; injection d'huile; simulation numérique; dispositif expérimental
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00465986; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/46/59/86/PDF/These_Toublanc2009.pdf

Les émissions de gaz à effet de serre, du domaine du frid, sont à la fois d'origine directe et indirecte. Elles sont respectivement liées à la nature du fluide frigorigène et aux consommations énergétiques des systèmes. La recherche de nouvelles molécules de synthèse à faible potentiel de réchauffement global et l'emploi de fluides naturels dans des architectures de cycle adaptées constituent la base de ce travail. Concernant ce dernier point, la compression isotherme pallie efficacement les propriétés thermodynamiques du CO2, qui sont peu favorables aux systèmes à compression de vapeur. Cette transformation idéale permet l'obtention d'un COP équivalent à 92% du COPcarnot. L'injection d'huile dans la chambre de compression, sous la forme de fines gouttelettes, a été envisagée pour se rapprocher de cette compression isotherme. Son potentiel a tout d'abord été évalué par simulation numérique pour des copresseurs scroll et piston. Il est apparu qu'une taille de goutte de 0,025mm et un débit 3 fois plus important que celui de CO2, conduisent à un gain énergétique substentiel: +30% par rapport au cycle trans-critique conventionnel. La faisabilité d'obtention d'un spray, constitué de gouttelettes d'un diamètre moyen de 0,05 mm, a fait l'objet d'une première validation expérimentale. Cette solution qui peut être combinée avec d'autres innovations technologiques pourrait permettre d'avoir des équipements frigorifiques, au CO2 ayant un impact environnemental inférieur à celui des systèmes utilisant des fluides de synthèse.