Chapitre III :
Étude thermodynamique et
thermique des différents
organes d'une
installation frigorifique à
absorption.
Introduction
Le calcul de tout cycle frigorifique doit aboutir à la
détermination des différents débits du mélange
ainsi que les conditions opératoires telles que la température,
la pression et la composition, et cela dans chaque partie du système.
Ceci permettra aussi le calcul des enthalpies des différents courants
entrants et sortants de chaque compartiment de l'installation, pour aboutir
finalement à la quantification de l'efficacité et la performance
de la machine.
La conception d'une machine frigorifique à absorption
nécessite bien évidement le dimensionnement de chacun de ces
éléments constitutifs. Ce dimensionnement repose sur la
connaissance de certains paramètres énergétiques
essentiels à savoir les quantités de chaleur à fournir
où à prélever, ainsi que les températures en chaque
point du circuit de la machine, et leurs calculs.
Le calcul du processus cyclique de l'agent de travail dans une
machine frigorifique à absorption se fait à l'aide d'une
simulation numérique sur la base de l'équation fondamentale de la
solution ammoniac-eau présentée ultérieurement (chapitre
II), ainsi que les équations pour le calcul des grandeurs d'états
thermodynamiques déterminées en fonction de l'équation
fondamentale.
Donc, l'exécution rapide des calculs pour
différentes données d'entrées, permet l'optimisation de
ces machines.
II.1. Optimisation et amélioration du
cycle
On doit mettre en évidence trois critères
d'optimisation: la puissance frigorifique maximale, le coefficient de
performance maximal et le rendement éxèrgétique maximal,
et ceci pour un aspect d'optimisation seulement. Dans la pratique, on doit
trouver un optimum économique. Ceci dépend de plusieurs
paramètres externes, par exemple : le coût des capteurs solaires
pour le chauffage d'eau et les coûts d'investissement pour l'ensemble de
l'installation.
En continuité, on présente seulement
l'optimisation du point de vue thermodynamique en prenant le critère du
coefficient de performance.
III.1.1. Amélioration du cycle
Dans le domaine de la théorie et la pratique des
machines à absorption, l'ingénieur et le savant Allemand Edmond
Altenkirch a eu un rôle très important. Ses idées ont eu un
grand succès jusqu'à nos jours. Parmi eux, on note la
récupération interne d'énergie au niveau de l'absorbeur et
le générateur de vapeur, la possibilité de valorifier la
chaleur récupérée au rectificateur
[22].
C
B
A
Bouilleur
Figure III.1. Colonne de rectification.
III.1.1.1. Colonne de rectification [21]
La présence de solvant dans la vapeur sortante du
bouilleur réduit considérablement l'efficacité de
l'évaporateur, et il y a donc intérêt à rectifier,
quand c'est nécessaire, le mélange dans une colonne de
rectification qui peut être très simple dans le cas des machines
de petite puissance, ou plus complexe dans le cas de grosses puissances.
La figure (III.1) représente, schématiquement,
une colonne de rectification à plateaux, placée au-dessus d'un
bouilleur et dans laquelle on amène en (A) tout ou partie de la solution
concentrée et en (B) une certaine quantité de fluide
frigorigène pur refluant du condenseur. La vapeur rectifiée sort
en (C).
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