Diagnostics des problèmes rencontrés

Dès le début des essais, nous avons été confrontés à deux dysfonctionnements, dont un suffisamment dommageable pour compromettre les essais en cycles continus et, par conséquent, en récupération de masse. Nous avons constaté un problème de pompage de l'huile au rejet thermique des adsorbeurs, qui a toutefois pu être réparé. Cependant, les enregistrements ont montré que l'adsorbeur n°2 était inopérant.

Le régime de fonctionnement de ces essais est maintenu à 20°C en température de source froide, et à 35°C en source intermédiaire. Le détendeur est ouvert, constamment, à 50%, et le temps de demi-cycle est fixé à 1700 secondes. La consigne de température de source chaude est fixée à 190°C. Les graphiques des enregistrements visualisant les anomalies de pompage du rejet thermique des adsorbeurs sont présentés sur les figures 4.8 à 4.12, le dysfonctionnement de l'adsorbeur n°2 est présenté sur les figures 4.13 et 4.14.

• Diagnostic du rejet thermique des adsorbeurs :

Par l'intermédiaire de la figure 4.8, on observe lors du refroidissement de l'adsorbeur n°1 un débit d'huile très faible ("sans égalisation"), inférieur de -76% au débit souhaité. Le circuit secondaire commun aux deux adsorbeurs est découplé en fonction du cycle pour une connexion

83 soit à la chaudière, soit au rejet thermique. Lors du chauffage, l'huile subit une augmentation de température (de 50°C à 190°C) et, par conséquent, une augmentation de son volume (d'environ 1,4L). Un vase d'expansion atmosphérique à la chaudière permet d'encaisser cette variation.

∆uz^9E = ’—X° − AXX°“. u^Uz^<

Naturellement, le phénomène inverse se produit lors du refroidissement de l'huile, et on observe une rétraction d'environ -0.97 L ayant pour conséquence une réduction de la pression d'huile sur le réseau de la pompe. La pression d'aspiration de la pompe n'est plus suffisante, et le débit chute. Pour le réseau de refroidissement, un vase d'expansion pour pressuriser l'huile lors de la rétraction pourrait être utilisé, tel un réservoir contenant une pression d'azote, mais non un vase à membrane, car la température est trop élevée. Cependant, cette solution n'est pas envisageable, car les réseaux sont inversés régulièrement, et le passage du réseau atmosphérique au réseau pressurisé des adsorbeurs viderait la pression d'azote initiale par relation de "vases communicants".

Pour éviter ce dysfonctionnement, nous avons utilisé la variation de volume côté chaud pour compenser la diminution du volume côté froid. Un piquage est réalisé avec une vanne de réglage entre le refoulement de la pompe de la chaudière et l'aspiration de la pompe de refroidissement. Ainsi, un faible débit permet de pressuriser à la pression de refoulement de la chaudière, soit environ 2 bar, le circuit de refroidissement. On peut observer cette amélioration dans les figures 4.8 à 4.12, sous l'intitulé "avec égalisation".

Après modification, nous atteignons un débit convenable, mais imposant l'utilisation d'une fraction du débit de la chaudière d'environ 2,3 %. L'amélioration du refroidissement constatée est de +28 % de la puissance rejetée par adsorbeur. Par le biais de cette modification, nous pouvons observer une augmentation de la capacité d'adsorption par diminution de la température du lit de zéolite, présentée dans les figures 4.10 et 4.11. En effet, le gradient thermique dans le lit de zéolite est diminué de -50%, et la température moyenne du lit est abaissée d’environ 20 K. La quantité d'eau adsorbable par la zéolite est alors plus importante et augmente la production frigorifique de +15% (figure 4.9).

Figure 4.8 : Comparaison, entre le réseau d'huile initiale et l'égalisation de pression d'huile, du débit massique secondaire de l'adsorbeur n°1. Enregistrement en cycles continus.

Marqueur 1 : Phase de chauffage. Marqueur 2 : Phase de refroidissement.

Figure 4.9 : Comparaison en cycles continus, entre le réseau d'huile initial et l'égalisation de pression d'huile, des puissances fri

Chapitre 4

: Comparaison, entre le réseau d'huile initiale et l'égalisation de pression d'huile, du débit massique secondaire de l'adsorbeur n°1. Enregistrement en cycles continus.

Marqueur 1 : Phase de chauffage. Marqueur 2 : Phase de refroidissement.

Comparaison en cycles continus, entre le réseau d'huile initial et l'égalisation de pression d'huile, des puissances frigorifiques obtenues par l'adsorbeur n°1.

4 : Résultats et analyses

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: Comparaison, entre le réseau d'huile initiale et l'égalisation de pression d'huile, du débit massique secondaire de l'adsorbeur n°1. Enregistrement en cycles continus.

Marqueur 1 : Phase de chauffage. Marqueur 2 : Phase de refroidissement.

Comparaison en cycles continus, entre le réseau d'huile initial et l'égalisation de gorifiques obtenues par l'adsorbeur n°1.

Figure 4.10 : Enregistrement des températures dans le lit de zéolite de l'adsorbeur n°1.

Pour une phase d'adsorption de 1200s, en cycles continus et sans égalisation de pression au réseau

Enregistrement des températures dans le lit de zéolite de l'adsorbeur n°1.

Pour une phase d'adsorption de 1200s, en cycles continus égalisation de pression au réseau secondaire d'huile

Figure 4.11 : Enregistrement des températures dans le lit

de zéolite de l'adsorbeur n

Pour une phase d'adsorption de 1200s, en cycles continus et avec égalisation de pression au réseau secondaire d'huile

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Enregistrement des températures dans le lit de zéolite de l'adsorbeur n°1.

Pour une phase d'adsorption de 1200s, en cycles continus égalisation de pression au réseau secondaire d'huile

Chapitre 4 : Résultats et analyses

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• Diagnostic de l'adsorbeur n°2 :

Sur la figure 4.12, nous pouvons observer une diminution de la puissance frigorifique d'environ -50% lors de la phase d'adsorption du réacteur n°2. L'évolution de la pression pendant cette phase est quasiment nulle et reste longtemps à une valeur très basse, d'environ 0,5 mbar, alors que la pression imposée par la source froide est de 23,39 mbar,a. Cette sous-dépression anormale provient de l'adsorbeur puisque l'évaporateur est fonctionnel et que le réseau est identique.

De plus, la puissance de refroidissement mesurée aux adsorbeurs permet de comparer leur efficacité. Nous avons dû faire l'hypothèse que le débit massique mesuré (0,463 kg/s) pendant le refroidissement de l'adsorbeur n°2 était identique à celui de l'adsorbeur n°1. Nous observons alors une forte diminution de la puissance de rejet thermique pour l'adsorbeur n°2, d'environ -126 %, ce qui confirme nos conclusions.

Pour conclure notre diagnostic, il semblerait que le tamis inox retenant la zéolite dans l'adsorbeur n°2 ait créé une obstruction de l'ouverture vers l'évaporateur. Une réparation pourrait être réalisée, mais imposerait l'ouverture du caisson et un renvoi pour soudure chez notre sous-traitant. Pour des contraintes de délais, les cycles seront effectués sur un seul adsorbeur, le n°1, équipé des instruments de mesures.

Figure 4.12 : Comparaison entre l'adsorbeur n°1 et n°2 de la puissance frigorifique et de la pression en cycles continus.

Marqueur 1A : Adsorption de l'adsorbeur n°1. Marqueur 2A : Adsorption de l'adsorbeur n°2. Marqueur 3 : Changement manuel de la prise de

: Comparaison entre l'adsorbeur n°1 et n°2 de la puissance frigorifique et de la pression en cycles continus.

l'adsorbeur n°1. Marqueur 2A : Adsorption de l'adsorbeur n°2. Marqueur 3 : Changement manuel de la prise de pression du capteur P1.

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: Comparaison entre l'adsorbeur n°1 et n°2 de la puissance frigorifique et de la pression en cycles continus.

Chapitre 4 : Résultats et analyses

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Figure 4.13 : Comparaison des écarts de températures, côté réseau d'huile du rejet thermique, en fonction de l'adsorbeur en adsorption.

Enregistrement en cycles continus.

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