Procédures de mise en service

Dans un premier temps, l’objectif est de régénérer les adsorbeurs pour pouvoir les charger en fluide frigorigène pur, c'est-à-dire en eau distillé. En effet, pendant leur réalisation, les adsorbeurs remplis de zéolite sèche ont emmagasiné la vapeur d’eau présente dans l’air ambiant. La masse de zéolite mesurée lors du remplissage (44 kg par adsorbeur) n'est donc pas exacte. La procédure d’évacuation réalisée, un tirage au vide poussé permettra de dégazer et de tester au vide l’intégralité du réseau primaire.

3.5.1 Régénération des adsorbeurs

Un simple tirage au vide des adsorbeurs sans les chauffer ne suffit pas à désorber la totalité de l’eau, car la quantité à l’équilibre ne décroît que très peu à température ambiante. De plus, la pompe à vide que nous utilisons au laboratoire risquerait fort d’être endommagée lors de l’aspiration de la vapeur d’eau. En effet, cette vapeur se condenserait en cours de compression sur les zones internes froides de la pompe. Idéalement, il faudrait fortement diminuer la pression du caisson et le chauffer à haute température (étuvage), de façon simultanée, pour obtenir une efficacité optimale de désorption et de dégazage (Leclerc).

L’adsorbeur est alors mis à l’atmosphère et connecté à la chaudière pour atteindre une température de 200°C. Nous procédons par diminution de la pression partielle de vapeur dans la zéolite par dilution de cette concentration en injectant une quantité d’azote sec, tout en chauffant l’adsorbeur. L'azote traverse le lit et expulse l’eau pendant une durée d’environ 50 minutes, simultanément au chauffage. Un contrôle de l’humidité relative est entrepris pour évaluer l’arrêt de la procédure (fermeture des vannes pour isoler l’absorbeur).

Chapitre 3 : Réalisation du prototype

68

3.5.2 Tests de tenue au vide

Suite à cette régénération, du moins partielle, un tirage au vide est réalisé sur l’ensemble du réseau primaire. Les courbes de la pompe à vide utilisée au laboratoire sont exposées dans la figure 3.11 (réf: Alcatel ACP28G).

Figure 3.11 : Courbes de la pompe à vide ACP28G

Pour prévenir le risque d’aspiration de vapeur d’eau, un piège à adsorption est placé en amont de la pompe. Comme le montrent les courbes du constructeur, le débit de pompage est très élevé en début de tirage au vide, mais décroît fortement quand la pression chute. Nous procédons alors élément par élément, en laissant la pompe en fonctionnement pendant plusieurs heures. En fin de pompage, le tirage au vide est effectué par à coups pour faciliter l’extraction. L’évacuation est nettement plus longue pour les adsorbeurs, à cause de l’important volume interne et de la porosité de la zéolite qui renferme plus de gaz que les parois seules. Pour cette raison, le tirage au vide des adsorbeurs est entrepris plusieurs fois.

Une première approche pour détecter l’étanchéité globale est effectuée par remontée de pression. La technique consiste à mesurer l’évolution de la pression interne (sur plusieurs jours). Deux cas peuvent se présenter (Leclerc), illustrés dans la figure 3.12 (enregistrement de l’adsorbeur n°2 avant et après la réparation des fuites) :

- Evolution linéaire : une ou plusieurs fuites réelles polluent le réseau. On remarque que

pression avec l’extérieur. En cas de grosses fuites, l’évolution de la pression peut toutefois devenir asymptotique quand la différence de pre

- Evolution asymptotique

zéolite ou aux faibles fuites intern

la température et de la quantité restante L’étanchéité est correcte.

Figure

Différents calculs peuvent nous

I®¯se©E&zUé

Afin d’affiner localement la détection de fuites sur les pièces non conformes, nous méthode par aspersion d’hélium

l’avantage de s’infiltrer dans les moindres fuites. d’hélium en tirant au vide le circuit

spectromètre de masse. Ce détecteur analyse le gaz aspiré d’hélium récupéré.

Cependant, l’analyseur met un certain temps à réagir. adsorbeur est estimé à 88 seco

pression avec l’extérieur. En cas de grosses fuites, l’évolution de la pression peut toutefois devenir asymptotique quand la différence de pression devient faible.

Evolution asymptotique : elle est essentiellement due au lent dégazage résiduel de la

internes. Pour les adsorbeurs, la pression se stabilise en fonction de la température et de la quantité restante d’eau dans la zéolite (quantité à l’équilibre).

Figure 3.12 : Test de tenue au vide de l’adsorbeur n°

Différents calculs peuvent nous indiquer l’impact d’éventuelles fuites :

éE& " 8^G29Ed ^G^<^29E @e14©E&zUE ÔÕz^<E& " I®¯se© u

Afin d’affiner localement la détection de fuites sur les pièces non conformes, nous ar aspersion d’hélium. En raison de sa faible taille, l’atome d’

s’infiltrer dans les moindres fuites. Cette technique consiste à asperger le circuit au vide le circuit avec un détecteur (réf : Alcatel ASM

. Ce détecteur analyse le gaz aspiré et réagit proportionnellement au taux

Cependant, l’analyseur met un certain temps à réagir. Par exemple, le temps de réponse pour un adsorbeur est estimé à 88 secondes. La détection s’effectuant avec de l’hélium pur, la valeur

69 pression avec l’extérieur. En cas de grosses fuites, l’évolution de la pression peut toutefois

essentiellement due au lent dégazage résiduel de la . Pour les adsorbeurs, la pression se stabilise en fonction de u dans la zéolite (quantité à l’équilibre).

l’adsorbeur n°2

I®¯se© u^G<EUGE

Afin d’affiner localement la détection de fuites sur les pièces non conformes, nous avons utilisé la l’atome d’hélium présente Cette technique consiste à asperger le circuit : Alcatel ASM 142) muni d’un et réagit proportionnellement au taux

Par exemple, le temps de réponse pour un ndes. La détection s’effectuant avec de l’hélium pur, la valeur

Chapitre 3 : Réalisation du prototype

70 détectée devrait être égale à la valeur du taux de fuite(s) mesuré. Les valeurs minimales de remontée en pression que nous avons atteintes après réparation (jugées acceptables) sont présentées en tableau 3.1.

sUéFG&E = u^Uz^<_uÖ

Tableau 3.1 : Taux de fuites finaux du prototype

Réseau Remontée en pression (mbar abs)

Durée des mesures (h)

Volume interne (L)

Taux de fuite calculé (mbar.l/s)

Réseau primaire 0,319 218 18 2,25E-08

Adsorbeur n°1 2,268 767 75,5 1,09E-08

Adsorbeur n°2 0,44 767 76 2,10E-09

3.5.3 Charge en réfrigérant

En raison de la faible masse volumique de l’eau, nous avons négligé la phase vapeur. Le fonctionnement en cycle intermittent impose l’opposition de phases des adsorbeurs. Il nous faut donc charger en eau pure l’un d’eux, et remplir le reste du réseau aux valeurs nominales. La quantité à l’équilibre initiale de l’adsorbeur est estimée à 100 gH2O/kg13X, et sa valeur finale doit être proche de la saturation, soit environ 250 gH2O/kg13X.

Tableau 3.2 : Estimation de la masse d’eau à introduire

Eléments Unité Tubes liquide Evaporateur Condenseur Réservoir de liquide

Adsorbeur n°1

Taux de remplissage % 100 50 10 80 +150 g/kg13X

Masse d'eau kg 0.18 2.78 0.22 6.33 6.75 16.25

La charge en réfrigérant doit se faire sans introduire d’incondensable. Afin d’extraire l’air naturellement dissout dans l’eau, nous avons procédé par l’intermédiaire du montage illustré en figure 3.13 :

- Etape n°1, charge en liquide de la bouteille de transfert après mise au vide :

Une fois le vide effectué dans le réservoir, le bidon d’eau distillé est connecté à la vanne n°1. Seulement cette vanne est ouverte pour remplir la bouteille de transfert par dépression. La masse introduite est déterminée par pesée.

71 - Etape n°2, dégazage final :

Un léger tirage au vide via la vanne n°2 est effectué pour dégazer l’air dissous dans l’eau. Cette étape est réalisée plusieurs fois jusqu’à obtenir un palier de pression stable correspondant à la température d’évaporation du fluide, typiquement 23 mbar absolue à 20°C ambiant.

- Etape n°3, connexion au prototype pour introduction de l’eau :

La bouteille est alors connectée par la vanne n°3 pour remplir le prototype par différence de hauteur statique. La masse introduite est calculée par différence des pesées.

Figure 3.13 : Schéma fluidique pour le transfert en fluide frigorigène

Contrairement à nos estimations, la quantité d'eau introduite est plus faible que prévu, seulement 9,89 kg d'eau ayant été chargés dans la machine contre 16,25 kg estimés. Cette erreur est sûrement due à une sous-estimation de la quantité d'eau encore présente dans la zéolite après sa régénération partielle.

Connexion vers le prototype