Systèmes de réfrigération magnétique

INTRODUCTION

1 - CONTEXTE

• 1.1 - Environnement et réglementation
  Tableau 1 - Réglementations environnementales (doc. IIF) Tableau 2 - Impact des frigorigènes (doc. IIF)
• 1.2 - Économie : segments et marchés
• 1.3 - Concurrence : principaux acteurs
• 1.4 - Conférences internationales : aperçu

2 - EFFET MAGNÉTOCALORIQUE

3 - APPAREILS DE RÉFRIGÉRATION MAGNÉTIQUE

• 3.1 - Principaux prototypes récents existants
  Figure 2 - Exemple d'écart thermique (span) de 32 oC Tableau 3 - Caractéristiques de quatre prototypes de réfrigération magnétique
• 3.2 - Solutions techniques et principes retenus

4 - STRUCTURE GÉNÉRALE D'UN APPAREIL ROTATIF DE RÉFRIGÉRATION

• 4.1 - Architecture globale
  Figure 3 - Cycle T-S magnétocalorique Figure 4 - Évolution des températures des sources chaude et froide en fonction du temps Figure 5 - Evolution dans le temps du cycle d'entropie relative du matériau magnétocalorique Figure 6 - Évolution dans le temps du cycle de température adrabatique du matériau magnétocalorique Figure 7 - Appareil linéaire (doc. Cooltech) Figure 8 - Schéma de principe hydraulique de l'appareil de la figure 7 Figure 9 - Appareil rotatif industriel (doc. Cooltech) Figure 10 - Exemple d'étude du COP en fonction de la température de source chaude Figure 11 - Transitions de phase magnétique et variations de l'entropie magnétique concordants [18] Tableau 4 - Spécifications de machines de froid
• 4.2 - Stator magnétocalorique
  Figure 12 - EMC d'alliages de type FeSiLaCo pour une variation du champ magnétique supérieure à 1,4 T (doc. VAC) Figure 13 - Exemples de géométrie d'AMR
• 4.3 - Rotor magnétique
  Figure 14 - Simulation sous Flux 3D d'un rotor magnétique Figure 15 - Simulation sous Fem 4.0 pour un ensemble magnétique en forme de U [14] Figure 16 - Courbe d'évolution des performances des aimants permanents entre les années 1920 et 2000
• 4.4 - Système hydraulique (pompage)
• 4.5 - Échangeurs thermiques (HEX)
• 4.6 - Motorisation, régulation et contrôle

5 - SYSTÈME INDUSTRIALISABLE

• 5.1 - Concept général
  Figure 17 - Machine magnétocalorique préindustrielle rotative à deux étages en tests en chambre climatique Figure 18 - Deux étages thermiques en cascade pour augmenter le span total et la puissance froide
• 5.2 - Cycles magnétocaloriques AMRR
  Figure 19 - Cycle magnétocalorique de Brayton (diagramme T-S) Figure 20 - Évolution de la température du régénérateur sur la longueur de l'AMR pour un nombre croissant de cycles AMRR [6]
• 5.3 - Régénérateur magnétique actif AMR
  Figure 21 - Assemblage magnétique en forme de U avec des aimants permanents [14]
• 5.4 - Production du champ magnétique
  Figure 22 - Rotor magnétique plan à deux pôles (doc. Cooltech)
• 5.5 - Échange thermique entre l'AMR et le liquide caloporteur et distribution hydraulique
  Figure 23 - Banc d'essais avec « couplemètre » Figure 24 - Évolution du couple résistif en fonction de la fréquence pour un appareil Cooltech à 2 étages
• 5.6 - Motorisation : choix du dispositif
  Figure 25 - Exemple de motorisation avec courroie

6 - VALIDATIONS

• 6.1 - Mesures du champ magnétique d'un rotor
• 6.2 - Tests d'étanchéité
• 6.3 - Tests thermiques
  Figure 26 - Image infrarouge d'une machine rotative de froid magnétique équipé de ses deux échangeurs thermiques (doc. Cooltech) Figure 27 - Évolution des températures des bains chaud et froid en fonction du temps Figure 28 - Évolution des températures des bains dans le temps pour deux températures initiales Figure 29 - Évolution des températures des bains chaud et froid en fonction du temps pour AMR avec quatre températures de Curie Figure 30 - Image infrarouge (IR) d'un stator coté froid, d'une machine à deux étages (alternance d'AMR chaud et froid)

7 - PERSPECTIVES D'ÉVOLUTION DES SYSTÈMES VERS DES PUISSANCES PLUS ÉLEVÉES

8 - CONCLUSIONS