Evaporateur Compact pour Systèmes à Sorption – ECOSS

Ce projet porte sur les évaporateurs compacts pour systèmes de production de froid ou de chaud à sorption utilisant l'eau comme réfrigérant. Les efforts de R&D sur ces systèmes se sont accrus ces dernières années du fait qu'ils permettent l'emploi d'énergie solaire ou de chaleur fatale comme source principale d'énergie. Cependant, leur développement est entravé par deux difficultés majeures: leur faible compacité et les coûts élevés d'investissement. L'emploi d'évaporateur tube/calandre à film ruisselant participe à cet état de fait, cette technologie étant beaucoup plus volumineuse et onéreuse que les évaporateurs à plaques que l'on trouve classiquement dans les systèmes concurrents à compression mécanique de vapeur. Cependant, ce type d'échangeur reste à ce jour la seule solution viable pour garantir l'évaporation du réfrigérant. En effet, les basses pressions de fonctionnement, typiquement quelques mbar, ont plusieurs impacts sur le fonctionnement de l'évaporateur:
- la masse volumique de la vapeur est faible ce qui peut conduire à des vitesses de gaz élevées et donc à des pertes charges importantes dans l'échangeur,
- la hauteur de liquide présent à l'intérieur de l'évaporateur a un impact important sur la température de saturation (3 à 4K d'augmentation tous les 5 cm de hauteur de liquide)
- les propriétés thermo-phyiques de l'eau à ces basses pressions conduit à des diamètres de bulle importants, ce qui peut conduire à un assèchement de la paroi et donc à une diminution des échanges en cas de confinement trop important.

Dans un évaporateur compact, ces trois aspects seront critiques. De plus, les connaissances scientifiques dans ces domaines de pression sont limitées. Aussi, trois partenaires académiques (CNAM, CETHIL, LOCIE) et CARRIER, industriel impliqué dans la réfrigération et en particulier dans les machines à sorption, se sont réunis autour de ce projet qui a pour objectif de concevoir des évaporateurs compacts pour les systèmes à sorption. Pour remplir cet objectif, le projet reposera sur une approche fondamentale pour caractériser les phénomènes physiques se déroulant lors de l'ébullition ou de l'évaporation à basse pression. Il reposera également sur une approche pratique, aboutissant à la conception et la réalisation d'évaporateurs-prototypes. Ces derniers seront testés sur des systèmes à adsorption (5 kW froid) et à absorption (10 kW froid)