République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Centre Universitaire de Tissemsilt Institut des Sciences et Technologies Thème de l'éxposé Exergetic analysis of a solar absorption heat transformer Présenté par : Dr. KHERRIS Sahraoui, MCA Co-auteurs : ZEBBAR Djallel et MOSTEFA Kouider Mr. Le président de la session, Mr. le rapporteur, honorables assistants, السلام عليكم . J’ai l’honneur en ce jour de vous présenter une communication intitulée : Exergetic analysis of a solar absorption heat transformer. Le présent exposé est organisé comme suite : 1er colloque international sur « Hydrocarbures, Énergies et Environnement » HCEE 2014, Le 23 et 24 novembre 2014, Université KASDI Merbah, Ouargla.

Institut des Sciences et Technologies - Tissemsilt Plan de l’exposé 1. Problématique 2. Modélisation 3. Résultats et discussions En premier lieu sera située la problématique. Puis, une bref présentation du modèle mathématique établis sera effectuée. Dans le troisième point une lecture des résultats et leurs interprétations sera présentée. Enfin, des conclusions et perspectives seront passées en revue. 4. Conclusions et perspectives

Ceci dit que l’énergie thermique à bas-potentiel peut être : Institut des Sciences et Technologies - Tissemsilt 1. Introduction et situation de la problématique L’énergie thermique, en particulier solaire est abondante en Algérie. Cependant, elle reste sans grand intérêt et peu attractive pour les applications nécessiteux d’un haut potentiel d’énergie thermique. Ceci dit que l’énergie thermique à bas-potentiel peut être : D’origine industrielle : C-à-d. qu’elle provient des différentes déperditions ou dissipations de chaleur dans les divers procédés industriels D’origine naturelle : C-à-d., Solaire et géothermale Pour commencer il faut préciser que l’énergie thermique, en particulier solaire est abondante en Algérie. Cependant, Elle reste sans grand intérêt et peu attractive pour les applications nécessiteux d’un haut potentiel d’énergie thermique. Ceci dit que L’énergie thermique à bas-potentiel peut être d’origine naturelle , c.-à-d. solaire et géothermale, comme elle peut être d’origine industrielle, c.-à-d., qu’elle provient des différentes déperditions ou dissipations de chaleur dans les divers procédés industriels , L’énergie thermique solaire et géothermale sont d’un grand intérêt pour l’Algérie après « pétrole »

Institut des Sciences et Technologies - Tissemsilt La revalorisation de la chaleur et la création d’un puits de température de haut potentiel sont réalisables en utilisant : Des pompes à chaleur à entrainement mécanique Des pompes à chaleur à entrainement thermique Cycle à compression de vapeur : Un tel système est composé de compresseur, détendeur, évaporateur et condenseur à absorption et à absorption-diffusion à adsorption chimiques

Institut des Sciences et Technologies - Tissemsilt Un transformateur de chaleur convertit l’énergie thermique de bas-potentiel en énergie de haut-potentiel. Il assure des sources de chaleurs de températures élevées. - Gaz - Énergie électrique Énergie solaire système hybride Un transformateur de chaleur est essentiellement composé d'un absorbeur, un évaporateur, un générateur, un condensateur, une vanne de détente et deux pompes, comme montre la Fig. 1. La chaleur nécessaire au fonctionnement du cycle peut provenir de différentes sources d’énergie : - Gaz , - Énergie électrique , - Énergie solaire , - Système hybride Ce système fonctionne suivant le cycle frigorifique à absorption inverse, dont une pompe remonte la solution pauvre en fluide frigorigène vers la zone haute pression. Dans l’absorbeur le mélange aspire le fluide frigorigène provenir de l’évaporateur. L’absorbeur fournit une quantité de chaleur transférée à l'eau de refroidissement à une température élevée. Puis, le mélange riche en fluide frigorigène retourne dans le générateur en passant par une vanne de détente. Le mélange est chauffé dans le bouilleur. Le fluide frigorigène se vaporise et se sépare de l’absorbant ensuite est envoyé vers le condenseur où il se condense en cédant des calories à l’extérieure est envoyé par la suite vers la zone haute pression . Le cycle peut recommencer Fig.1. Schéma de principe d’un transformateur de chaleur à absorption

Institut des Sciences et Technologies - Tissemsilt 2. Modélisation Schématiquement, un transformateur de chaleur à absorption solaire comporte les différents éléments représentés sur la figure 2. La modélisation mathématique du transformateur de chaleur à absorption solaire est basée sur les bilans de masse et d’énergie pour chaque élément de l’installation de divers points d’état du système. FIG.2 : Description schématique d’un transformateur de chaleur à absorption solaire

3. Résultats et discussions Institut des Sciences et Technologies - Tissemsilt 3. Résultats et discussions 3.1. Optimisation thermodynamique du transformateur Une nouvelle méthode d’optimisation des systèmes énergétiques à été proposée pour la première fois utilisant le coefficient des liens structuraux (CSB- coefficient of structural bonds) de même à été proposé un nouveau coefficient MCSB (modified coefficient of structural bonds) calculé sur la base des entropies générées. A l’issue de l’analyse structurelle à été déterminer le régime de fonctionnement optimale du transformateur de chaleur, c-à-d les pressions au niveau de l’absorbeur et l’évaporateur, la pression au niveau de générateur et le condenseur. Et enfin les concentrations du fluide de travail. Cette analyse montre l’impact du changement de l’irréversibilité d’un élément donné en fonction d’une variable thermodynamique sur le fonctionnement de tout le cycle. Cet impact est déterminé par le coefficient des liens structuraux CSB calculé à partir de l’expression suivante :

Institut des Sciences et Technologies - Tissemsilt Élément du thermo transformateur CSB Absorbeur -17.28 Générateur -0.33 Evaporateur 12.96 Condenseur 0.30 Le signe négatif signifie que le déplacement du cycle vers les zones de pressions élevées conduit à une décroissance des irréversibilités au niveau de l’absorbeur et du générateur. Une nouvelle De plus, l’analyse des CSB nous a permet de conclure que les irréversibilités maximales sont décelables au niveau du générateur et du condenseur.

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Institut des Sciences et Technologies - Tissemsilt 3.2. Effet des températures Tg, Tc et Ta sur le rendement selon la deuxième loi de la thermodynamique Fig. 6 Variation du rendement selon la 2ème loi

3.2. COP=f (Tg, Te ,Ta) avec TC constante Institut des Sciences et Technologies - Tissemsilt 3.2. COP=f (Tg, Te ,Ta) avec TC constante 3.3. COP=f (TC, Ta) avec Tg et Te constantes FIG.7 : Variation du COP=f (Tg, Te ,Ta) avec Tc = 25 °C FIG.8 : Variation du COP=f (TC, Ta) avec Tg = Te =70 °C

Institut des Sciences et Technologies - Tissemsilt 3.4. l’effet des températures Tc et Ta sur le facteur de circulation fc La figure (8), montre que La croissance de la température de condensation conduit à une augmentation du taux de circulation et plus la valeur de la température de l’absorbeur est élevée plus l’augmentation du fc est remarquable. Cette augmentation est due à la diminution du taux de dégazage () induite par la croissance de la haute pression. FIG.9 : Variation du COP=f(TC, Ta) avec Tg = Te =70 °C La figure (9), montre que La croissance de la température de condensation conduit à une augmentation du taux de circulation et plus la valeur de la température de l’absorbeur est élevée plus l’augmentation du fc est remarquable. Cette augmentation est due à la diminution du taux de dégazage () induite par la croissance de la haute pression.

Institut des Sciences et Technologies - Tissemsilt 3.5. Validation des résultats La validation des résultats de la simulation obtenus pour le coefficient de performance COP en fonction des températures de l’absorbeur et du générateur, est effectuée par leur comparaison avec ceux d’Ismail et al. pour trois valeurs de températures de générateur et de l’absorbeur (60 et 80 ° C). (Figs. 10 : a et b). La validation d’un modèle, c’est la confrontation directe des résultats obtenus à ceux obtenus soit par l’expérimentation soit par d’autres modèles. FIG.10. Comparaison des deux résultats du COP obtenus par ce travail et I. M. Ismail . L’erreur moyenne obtenue est 2.82 %.

5. Conclusions et perspectives Institut des Sciences et Technologies - Tissemsilt 5. Conclusions et perspectives Pour l’optimisation de transformateur de chaleur à été utilisée l’analyse structurelle plus encore un nouveau coefficient des liens structuraux modifier MCSB à été proposé calculé sur la base des entropies générées. A l’issue du travail effectué, les conclusions suivantes peuvent être établies : 1. La performance d’un transformateur de chaleur à absorption solaire dépend fortement des paramètres essentiels ayant une grande influence tels que : Le rendement du capteur solaire ; Le rendement des échangeurs thermiques ; La température du condenseur TC ; La température du générateur Tg ; La température de l’évaporateur T0 . 2. Un domaine de recherche encore très ouvert.

Institut des Sciences et Technologies - Tissemsilt 3. L’analyse comparative des résultats de la simulation obtenus par la présente étude avec d’autres résultats existants dans la littérature fait apparaître la bonne concordance. 5- Enfin ce qu’il faut retenir : la maitrise des procédés technologiques de transformation et de stockage ainsi que du savoir-faire, dans ce domaine de l’énergétique constituera, sans doute, la clé des futures problèmes d’alimentation en énergie et contribuera à la promotion comme à la favorisation de l’indépendance énergétique du pays.

Institut des Sciences et Technologies - Tissemsilt Merci POUR votre attention