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1 - PRINCIPES DE CALCUL DES PROPRIÉTÉS DE BASE DES MÉLANGES

2 - DIAGRAMMES DES FLUIDES FRIGORIGÈNES À GLISSEMENT DE TEMPÉRATURE

3 - DIAGRAMMES UTILISÉS POUR LES CYCLES À ABSORPTION

4 - CONCLUSION

5 - GLOSSAIRE – DÉFINITIONS

Article de référence | Réf : BE8042 v2

Conclusion
Diagrammes thermodynamiques – Mélanges utilisés dans les machines thermiques

Auteur(s) : Renaud GICQUEL

Relu et validé le 10 sept. 2021

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RÉSUMÉ

Le comportement des mélanges diffère profondément de celui des corps purs, du fait que la pression et la température ne restent pas constantes lors des changements d'état. Dans cet article, nous expliquons ce phénomène dans une première partie, avant de fournir des exemples de diagrammes de mélanges et d'y représenter trois types de cycles. La troisième partie traite quant à elle des mélanges utilisés dans les cycles à absorption.

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ABSTRACT

Thermodynamic charts - Mixtures used in thermal machines

The behavior of mixtures differs profoundly from that of pure substances, because pressure and temperature do not remain constant during changes of state. In this paper, we explain this phenomenon in the first part, and go on to provide examples of mixture charts where three types of cycle are represented. The third part deals with mixtures used in absorption cycles.

Auteur(s)

  • Renaud GICQUEL : Professeur - PSL – Research University, PERSEE – Centre procédés, énergies renouvelables et systèmes énergétiques, Mines ParisTech, Sophia Antipolis, France

INTRODUCTION

Cet article [BE 8 042] et le suivant Diagrammes thermodynamiques – Mélanges humides et combustion [BE 8 043] font suite aux articles Diagrammes thermodynamiques – Généralités [BE 8 040] et Diagrammes thermodynamiques – Fluides purs, azéotropes et gaz idéaux [BE 8 041] dans lesquels ont été présentés les diagrammes relatifs aux corps purs et aux mélanges azéotropiques. Ils traitent des diagrammes utilisés pour représenter les propriétés des mélanges de fluides thermodynamiques les plus employés dans les divers domaines d'application du génie énergétique, à l'exception de la cryogénie, qui ne sera pas abordée ici (cf. article [B 2 380]). Dans tous ces articles, sauf pour celui relatif à la combustion [BE 8 043], les mélanges considérés sont non réactifs.

Cet article est composé de deux parties correspondant à des domaines d'application distincts :

  • l'étude des diagrammes des fluides frigorigènes dits à glissement de température, extension, pour des mélanges de vapeurs de composition fixée, des diagrammes présentés dans le paragraphe 1 de l'article  [BE 8 041] ;

  • la présentation des diagrammes utilisés pour analyser les cycles à absorption, mélanges de composition variable d'un sorbant et d'un réfrigérant (en pratique eau-ammoniac ou bromure de lithium-eau).

Enfin, précisons que cet article et le suivant font, avec l'autorisation des Presses de l'École des mines de Paris, de très larges emprunts aux ouvrages du même auteur « Systèmes Énergétiques » .

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KEYWORDS

charts   |   thermodynamic fluids   |   refrigeration   |   Organic Rankine Cycles   |   energy conversion   |   thermal machines

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-be8042


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4. Conclusion

Cet article a permis d'aborder l'étude des mélanges de fluides thermodynamiques, puis d'introduire les diagrammes des fluides frigorigènes dits à glissement de température et de présenter les diagrammes utilisés pour analyser les cycles à absorption, mélanges de composition variable d'un sorbant et d'un réfrigérant.

Trois exemples de diagrammes des mélanges à glissement de température ont été donnés. Ils sont relatifs à des cycles de réfrigération, de pompe à chaleur et organiques de Rankine et montrent que le choix de recourir à un mélange plutôt qu'à un fluide pur peut avoir une incidence importante sur les performances du cycle thermodynamique considéré. Il n'y a cependant pas de réponse générale : tout dépend des pincements éventuels qui viennent contraindre les échanges de chaleur, notamment avec les sources externes.

Un cycle de machine à absorption à ammoniac a été calculé en détail et représenté dans deux types de diagrammes : celui de Merkel et celui de Oldham.

L'article [BE 8 043] complète celui-ci en présentant d'une part les diagrammes utilisés pour les mélanges humides, dont la composition peut varier du fait de la condensation ou de la vaporisation de l'eau contenue dans un gaz, et d'autre part les diagrammes de combustion les plus employés, utilisés pour caractériser les réactions qui prennent place dans les chaudières, chambres de combustion ou brûleurs.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - REID (R.C.), PRAUSNITZ (J.M.), POLING (B.E.) -   The properties of gases and liquids.  -  4th Edition, McGraw-Hill (1987).

  • (2) - ASHRAE -   Fundamentals handbook (SI) thermophysical properties of refrigerants.  -  (2001).

  • (3) - ZIEGLER (B.), TREPP (Ch.) -   Equation of state for ammonia-water mixtures.  -  Revue Internationale du Froid, vol. 7, no 2, Butterworth, mars 1984.

  • (4) - GICQUEL (R.) -   Systèmes énergétiques, – Tome 1 : Méthodologie d'analyse, bases de thermodynamique, Thermoptim – Tome 2 : Applications.  -  Presses de l'École des mines de Paris (2009).

1 Outils logiciels

CTP Lib (librairie du Centre thermodynamique des procédés de Mines ParisTech) http://dirons.mines-paristech.fr/Thopt/fr/co/CTPLib.html

L'article [BE 8 044] passe en revue toute une série de progiciels de thermodynamique

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2 Sites Internet

Le portail Thermoptim-UNIT renvoie sur plusieurs sites Internet dédiés aux fluides thermodynamiques http://www.thermoptim.org/

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3 Annuaire

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3.1 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)

CNAM (IFI) http://iffi.cnam.fr

Centre thermodynamique des procédés (CTP) http://www.mines-paristech.fr/

École nationale supérieure des industries chimiques (ENSIC) http://ensic.univ-lorraine.fr/...

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