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Résumé

Avec 20% de la consommation d’électricité mondiale, l’industrie de la réfrigération et de la climatisation est l’un des secteurs les plus consommateurs d’énergie. Parmi les solutions pour réduire l’empreinte carbone dans le domaine du froid et climatisation, il est possible de mettre en œuvre des fluides neutres vis-à-vis de l’environnement dans des systèmes de réfrigération secondaire dont le rôle sera de transporter l’énergie depuis le lieu de production (contenant le réfrigérant primaire) vers les lieux d’utilisation. Actuellement l’utilisation de matériaux à changement de phase (MCP) dans les systèmes de réfrigération secondaire (pour former un coulis de MCP) est une conception innovante en plein développement. Cette étude concerne un procédé de réfrigération secondaire reposant sur l’emploi de coulis d’hydrates de gaz comme FFD. Les hydrates mixtes de gaz, qui se forment à partir d’eau et du CO₂ et du cyclopentane (CP) sont étudiés dans ce travail. Les premières expériences se sont focalisées sur l’étude des équilibres quadri phasiques (CO₂, eau liquide, cyclopentane liquide et hydrate). La présence du cyclopentane comme promoteur à la formation des hydrates mixtes CP + CO₂ permet la formation des hydrates à basse pression et température modérée. Une deuxième étude des conditions d’écoulements du coulis d’hydrates de cyclopentane et du coulis d’hydrates mixtes CP + CO₂ est réalisée dans une boucle de circulation dynamique pour différentes concentrations en cyclopentane allant de 3wt% à 15wt%. Les paramètres rhéologiques (viscosité, comportement d’écoulement...) relatifs à ces deux types de coulis sont comparés. L’étude rhéologique a permis de mettre en évidence le comportement rhéofluidifiant du coulis d’hydrates pour des concentrations en cyclopentane. En outre, le comportement rhéologique du coulis d’hydrates mixtes CP + CO₂ a montré une évolution dans le temps. Les premiers résultats de la caractérisation thermique au niveau d'un tube chauffant complètent ce travail.

Composition du Jury

Thèse soutenue à l'ENSTA, salle 2329, le 16 décembre 2022 à 10h

Adresse: 828 boulevard des Maréchaux, 91120 Palaiseau

Ecole Doctorale Institut Polytechnique de Paris