Comparaison des performances de deux machines frigorifiques solaires à adsorption utilisant les couples charbon actif BPL/ Ammoniac et Charbon actif AC35 / Methanol

Abstract

L'objectif de ce travail est de comparer les performances de deux machines frigorifiques à adsorption fonctionnant avec les couples charbon actif BPL / Ammoniac et Charbon actif AC35 / méthanol respectivement. Dans un premier temps, nous avons exposé les différentes théories décrivant l'adsorption de l' ammoniac sur charbon actif BPL et méthanol sur charbon actif AC35 et nous avons choisi le modèle d'adsorption convenable. Nous avons aussi élaboré un modèle statique du cycle de la machine défini par les quatre températures caractéristiques Tg, Tads, Tcon, Tev. GrÃce à ce dernier, nous nous avons calculé les performances et les limites de fonctionnement pour les deux machines. Nous avons étudié la sensibilité des performances des deux machines aux températures d'adsorption, de condensation et d’évaporation, nous avons montré l'existance d'un COP optimal (maximal), correspondant à une température optimale dans le réacteur. Ensuite nous avons élaboré un modèle de transfert de chaleur et de masse dans l'adsorbeur-collecteur, comprenant le milieu poreux (adsorbant + adsorbat) vu qu'il est le plus sensible au rayonnement solaire incident. A la base de ce modèle, nous avons réalisé un code numérique, permettant de simuler le fonctionnement de la machine frigorifique à adsorption, il permet de calculer la répartition spatio-temporelle de la température, la pression de la masse adsorbée à l'intérieur du milieu poreux constitué par du charbon actif réagissant par adsorption soit avec l'ammoniac, soit avec le méthanol.

Nous avons réalisé une étude comparative entre les performances des deux machines pour un champ réel, et en tenant compte des transferts de chaleur et de masse dans le réacteur cylindrique. Cette étude a montré que les deux couples en question avaient des performances attrayantes. Les performances du couple charbon actif / méthanol sont légèrement supérieures à ceux du couple charbon actif / ammoniac, mais la pression de travail : dans le cas du méthanol est loin d'être idéale, ce qui nécessite des mises en oeuvre en dépression , difficiles à réaliser. Plusieurs autres critères sont encore à considérer soigneusement : le coût économique, l'agressivité (corrosion), la toxicité et la facilité de mise en oeuvre.