III. Machine à absorption-diffusion :
Ces machines utilisant le couple eau-ammoniac sont
utilisées pour des applications ménagères. Cherchant,
d'une part à miniaturiser ces machines, d'autre part à
éliminer le seul organe mécanique (la pompe) afin
d'équiper des armoires de très faible capacité (35 a
120dm3), les ingénieurs suédois Platen et Munters ont
pensé, dès 1926, à introduire dans le circuit un gaz
inerte qui, en égalisant les pressions cotes haute et basse pression,
permettait néanmoins à l'ammoniac de se vaporiser à basse
pression (loi de Dalton pour le mélange des gaz).
La puissance frigorifique d'une telle machine dépend
de la vitesse de diffusion de l'ammoniac dans le gaz neutre :
l'hydrogène (en l'occurrence). Ce sont donc des machines a
absorption-diffusion que des machines a absorption pure.
D'une façon plus détaillée le principe de
fonctionnement d'une machine a absorption-diffusion est base sur la
faculté du liquide utilise, absorbeur (réaction exothermique) et
de désorbeur (réaction endothermique), cette machine utilise
également le fait que la solubilité de la vapeur dans le liquide
dépend de la température et de la pression. Ainsi, ces machines
utilisent comme fluide de travail un mélange binaire, dont l'un des
composants est beaucoup plus volatil que l'autre.
Figure III.1. Description schématique du
cycle à absorption-diffusion NH3-H2O-H2 . III.1.
Détermination des points de fonctionnement du cycle NH3-H2O-H2
:
Les machines frigorifiques à absorption
mono-étagées sont soumises à certaines conditions limites
de fonctionnement et qui, une fois dépassées, ne peuvent
atteindre la température d'évaporation désirée voir
même l'arrêt de fonctionnement.
III.1.1. Températures limites :
La possibilité d'obtention de la température
d'évaporation nécessaire ou non, est dictée par des
températures limites qui se résument en :
· :. La température moyenne du chauffage
(Tch), qui est dans les conditions idéales
de
transfert de chaleur dans le bouilleur, égale à la
température finale de la solution pauvre à la sortie du bouilleur
;
· :. La température d'entrée du fluide de
refroidissement (l'eau), (Te) dans les
conditions de
travail idéales, égale à la température à la
fin d'absorption (T1) ;
· :. La température du fluide froid
réalisée (T0) dans le cas d'une surface infinie
de
transfert de chaleur dans l'évaporateur égale à la
température finale de vaporisation (T7).
III.1.2. Le taux de dégazage limite :
+ Facteur de circulation :
Il est défini comme étant le rapport des
débits massiques de la solution riche m sr , et de
vapeur d'ammoniac m a [14] :
|
fc
|
m ~ î î sr g - sp
= = (III.1)
m ~ î î a sr - sp
|
où îg : la concentration de
vapeur d'ammoniac générée à la sortie de la colonne
de rectification est supposée de l'ordre de 99.9 % ;
îsp : la concentration de la solution pauvre
à la sortie du bouilleur ; îsr : la concentration de la
solution riche à la sortie de l'absorbeur ; Äî =
îsr - îsp : taux de dégazage (intervalle
de neutralisation).
D'après les recommandations, si le facteur de
circulation fc est supérieure à 20, ceci correspond
à un taux de dégazage Äî = (2÷3) %, le
cycle n'est plus possible, car une petite variation de l'une des trois
températures du système pourrait conduire à un taux de
dégazage nul, ce qui rendrait le cycle physiquement impossible et une
machine réelle cesserait de fonctionner avant cela. Il est donc
recommandé de prendre des valeurs pour le taux de dégazage
supérieures à 5 %, néanmoins des valeurs plus importantes
ne sont pas conseillées [31].
| 
