Études de sorption dans des films tombants adiabatiques avec des fluides de travail visqueux à base d'ammoniac – SORAFFAL

Le projet SORAFFAL vise à faire progresser la compréhension scientifique et technique des absorbeurs adiabatiques à film tombant utilisant des mélanges NH3-sels, en vue du développement de groupes frigorifiques à absorption plus compacts, efficaces, durables et économiquement compétitifs. Face à l’augmentation rapide des besoins en froid et aux limites environnementales et électriques des systèmes à compression de vapeur, les machines à absorption représentent une alternative prometteuse, notamment lorsqu’elles valorisent des sources thermiques renouvelables. Cependant, leur diffusion reste limitée en raison de coûts initiaux élevés et de verrous technologiques, en particulier au niveau des échangeurs de sorption, considérés comme le principal goulot d’étranglement.

Le projet s’articule autour de trois objectifs principaux : (1) concevoir et exploiter un banc d’essai innovant intégrant une méthode de mesure en ligne de la composition par spectroscopie infrarouge, permettant un suivi précis, non intrusif et en temps réel de la solution circulante ; (2) caractériser expérimentalement et modéliser le phénomène d’absorption dans des configurations adiabatiques à film tombant, en testant deux géométries d’absorbeur imprimées en 3D (avec ou sans zones de mélange local) ; (3) intégrer des critères technologiques, économiques, environnementaux et de sécurité pour évaluer la faisabilité industrielle des mélanges étudiés, et concevoir un absorbeur destiné à un prototype préindustriel de 10 kW.

La méthodologie repose sur une approche combinant modélisation, expérimentation et instrumentation avancée. Le modèle de transfert couplé chaleur-masse développé dans SORAFFAL intégrera l’effet des zones de mélange local afin d’améliorer la prédiction de l’absorption dans des fluides visqueux sur surfaces améliorées. La méthode de mesure par spectroscopie infrarouge sera calibrée, validée en présence d’impuretés (oxydes de fer), et comparée aux techniques conventionnelles, comblant ainsi un manque majeur dans les outils de diagnostic actuels. En fin de projet, un prototype virtuel intégrant l’absorbeur conçu sera simulé pour évaluer les gains en COP et en compacité du système. Certaines des innovations issues de ce projet feront l’objet d’un dépôt de brevet.

SORAFFAL générera des avancées majeures dans la modélisation des absorbeurs adiabatiques, l’instrumentation des systèmes à sorption et la valorisation des sources thermiques bas carbone. Porté par un consortium expérimenté (CNAM, USMB, URV), il permettra à un jeune chercheur de développer une expertise interdisciplinaire dans un domaine stratégique. Il contribuera pleinement aux Objectifs de Développement Durable des Nations Unies, en particulier les ODD 7 (énergie propre et d’un coût abordable), 9 (industrie, innovation et infrastructure), et 11 (villes et communautés durables).