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Objet

Jusqu'à présent, l'étude des cycles de réfrigération par adsorption a toujours été limitée à l'étude de l'adsorption de corps purs. L'objectif, en faisant appel à des mélanges, serait d'opérer sous des pressions de fonctionnement évitant le vide (pour s'affranchir de la technologie coûteuse du vide) et évitant les hautes pressions sujettes à réglementation (cas difficile de l'ammoniac par exemple). Notre démarche consiste d'abord à valider le concept de la réfrigération à adsorption solide utilisant des mélanges.

Description

Nous avons, dans un premier temps, étudié les conditions théoriques de l'obtention d'un comportement cyclique lorsque l'on utilise un mélange en lieu et place d'un corps pur. La méthodologie a consisté à utiliser un modèle à l'équilibre dans lequel on a supposé qu'il n'y avait aucune résistance au transfert de chaleur ni au transfert de masse. L'équilibre liquide-vapeur est supposé être régi par la loi de Raoult alors que l'équilibre du côté de l'adsorbant est supposé être régi par une équation d'état (Langmuir par exemple). Le transport de masse en phase vapeur d'une interface (liquide-vapeur) à l'autre (solide- vapeur) est supposé s'effectuer sans limitation de transfert (les limitations diffusionnelles ne sont pas prises en compte dans cette étude préliminaire).

Résultats et perspectives

Le résultat est que si l'on part d'une concentration quelconque du mélange en phase liquide, on n'obtiendra jamais un comportement cyclique. En effet, pour obtenir un comportement cyclique, une condition très stricte existe sur la composition de la phase liquide qui dépend des conditions opératoires de températures. Si un comportement cyclique est obtenu, la concentration en phase liquide est la même en début et en fin de condensation (évaporation). Mais ceci ne signifie pas que la composition en phase liquide sera constante car elle varie au cours de la condensation (et de l'évaporation). A l'aide de ces résultats, il est tout à fait possible de trouver des systèmes qui fonctionnent à des pressions proches de la pression atmosphérique, ce qui était le but de cette approche. Néanmoins le choix adéquat de l'adsorbant et du mélange est important. Après un choix judicieux de l'adsorbant et du mélange, le choix de la température de régénération de l'adsorbant est le paramètre ajustable permettant de varier la pression de fonctionnement. En effet, la concentration en phase liquide, qui d'après la loi de Raoult pilote la pression, dépend de la température de régénération de l'adsorbant. La démarche ultérieure consistera à rechercher des systèmes (adsorbant plus mélange) pouvant satisfaire les différentes applications visées. L'utilisation de mélanges devrait permettre d'élargir la gamme d'application de l'adsorption solide par rapport à l'utilisation de corps purs. Ensuite un système sera retenu et cette approche sera validée sur maquette expérimentale. Enfin, on étudiera les problèmes de diffusion en phase vapeur qui ont été négligés dans cette étude préliminaire.

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