Couplage d'une thermofrigopompe à une unité de distillation membranaire - Université de Rennes Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2017

Couplage d'une thermofrigopompe à une unité de distillation membranaire

Résumé

Cette présentation développe les principaux résultats d’un projet de couplage de machines frigorifiques à des unités de distillation membranaire. Cette technique de dessalement d’eau de mer est basée sur la création entre un canal chaud et un canal froid d’un gradient de température. Un flux de vapeur d’eau pure traverse une membrane microporeuse et hydrophobe vers un canal d’air sous l’effet d’un gradient de pression de vapeur. Enfin, l’eau condense sur la paroi froide extérieure du canal froid. Une étude expérimentale sur un pilote de distillation membranaire a été réalisée pour évaluer l’influence, sur le flux de perméat, des températures et des débits d’alimentation des fluides chaud et froid, l’épaisseur du canal d’air et de la composition de la solution à dessaler. Ces résultats ont été utilisés pour construire et valider un modèle numérique. Des simulations ont permis de dimensionner un prototype de distillation membranaire fabriqué avec une imprimante 3D. En parallèle, un petit réfrigérateur a été modifié. Le condenseur statique d’origine a été remplacé par un échangeur bitube coaxial pour transférer la chaleur de condensation à une boucle d’eau. Finalement, le réfrigérateur et l’unité de distillation membranaire ont été couplés afin que la chaleur généralement perdue dans l’air intérieur soit valorisée par le chauffage de la solution salée. Le circuit d’eau du prototype dispose d’un réservoir d’eau salée. Une pompe y puise la solution et alimente successivement le canal froid du distillateur, un échangeur de récupération de chaleur, le condenseur modifié du réfrigérateur puis le canal chaud du distillateur. Le flux de solution s’y divise entre perméat produit et saumure légèrement plus concentrée en sels. Le flux de saumure poursuit dans l’autre côté de l’échangeur de récupération avant d’être rejeté dans le réservoir. Au fur et à mesure du fonctionnement, le volume de solution diminue et sa concentration augmente progressivement. D’après nos résultats de simulation, ce couplage présente un GOR (Gained Output Ratio) maximal de 10 et un PR (ratio de performance) de 10 kg/MJ pour des températures élevées d’alimentation du fluide chaud. Les valeurs du GOR et du PR diminuent lorsque le débit d’eau augmente car la température d’eau chaude diminue. Cependant, à l’inverse, le COP du réfrigérateur augmente. Ainsi, les conditions optimales de fonctionnement ont été déterminées pour ce système en termes de consommations d’énergie et d’exergie pour les productions de froid et d’eau dessalée. Ces conditions optimales seront testées dans une future campagne d’essais expérimentaux sur le prototype couplé.
Byrne - Séminaire IPR 2017.pdf (1.69 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-01579814 , version 1 (03-09-2017)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01579814 , version 1

Citer

Paul Byrne, Ahmadou Tidiane Diaby. Couplage d'une thermofrigopompe à une unité de distillation membranaire. Séminaire de l'Institut des Sciences Physiques de Rennes, Université de Rennes 1, Feb 2017, Rennes, France. ⟨hal-01579814⟩
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