23 results on '"Perte de charge"'
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2. Investigation of refrigerant pipe pressure drop and charge reduction of mobile air conditioning units with R1234yf.
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Meinert, Robin and Speerforck, Arne
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PRESSURE drop (Fluid dynamics) , *AIR conditioning , *REFRIGERANTS - Abstract
In this study, the pressure drop of automotive refrigerant pipes with the refrigerant R1234yf is investigated in detail. For this purpose, 1D and 3D simulations are compared with respect to prediction accuracy using liquid lines from a production car. It is shown that for a combined approach of the methods a very good agreement with the measured values can be obtained, whereas simplified modeling of the line as a straight pipe of equal length significantly underestimates the experimental values. The transition pieces between the pipe and the hose are of particular importance, since they account for up to 85 % of the total pressure drop and therefore result in major errors if neglected. If hoses were eliminated, the lines could be designed smaller, resulting in a charge reduction of up to 56 %. [ABSTRACT FROM AUTHOR]
- Published
- 2023
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3. Influence of surface wettability on heat transfer and pressure drop characteristics of R1234ze(E) flow boiling in metal foam filled tubes.
- Author
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Hu, Haitao, Zhao, Yaxin, Sheng, Jiang, and Li, Yuhan
- Subjects
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FOAM , *METAL foams , *PRESSURE drop (Fluid dynamics) , *HEAT transfer , *HEAT transfer coefficient , *WETTING - Abstract
The influence of surface wettability on the flow boiling heat transfer and pressure drop characteristics of R1234ze(E) in metal foam filled tubes was experimentally investigated. The working conditions include metal foam pore densities from 10 to 40 PPI and porosities from 90% to 95%, mass fluxes from 90 to 180 kg·m−2·s−1, and heat fluxes from 12.4 to 18.6 kW·m−2. The experimental results show that the hydrophilic modification deteriorates the flow boiling heat transfer coefficient in metal foam filled tubes by 7%-13%, and reduces the pressure drop by 9%-20%, while the hydrophobic modification improves the flow boiling heat transfer performance of metal foam filled tubes by 3%-8% and increases the two-phase pressure drop by 8%-15%. Heat transfer and pressure drop correlations were proposed for flow boiling in metal foam filled tubes with different surface wettability. [ABSTRACT FROM AUTHOR]
- Published
- 2023
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4. Numerical simulation of flow boiling heat transfer characteristics of R134a/Ethane binary mixture in horizontal micro-tube.
- Author
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Lv, Hongyu, Ma, Huigang, Zhao, Yuqing, Mao, Ning, and He, Tianbiao
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HEAT transfer , *HEAT transfer coefficient , *BINARY mixtures , *FLOW simulations , *LIQUEFIED natural gas pipelines , *HEATS of vaporization , *LIQUEFIED natural gas , *HEAT pipes - Abstract
The cryogenic organic Rankine cycle (ORC) is appropriate for recovering the cold energy of liquefied natural gas (LNG) for power generation. However, pure working fluids in ORC are challenging to match the evaporation curve of LNG appropriately, which causes a large amount of exergy loss. Thus, adopting mixture working fluid is a good option due to their temperature-varying evaporation and condensation process. This study investigates the heat transfer characteristic of R134a/ethane (widely adopted in cryogenic ORC as pure working fluid) binary mixture in the horizontal micro-tube through numerical simulation. The law of boiling heat transfer characteristics with vapor quality, heat flux, mass flow, ethane mole fraction, and other factors are obtained. The simulation illustrated that the boiling heat transfer coefficient increases with the heat flux and mass flow. Furthermore, compared with R134a, ethane has higher thermal conductivity, lower vapor density, and latent heat of vaporization. Hence, the heat transfer coefficient of the R134a/ethane mixture increases with the ethane's mole fraction. The fluid disturbance mainly influences the pressure drop and the turbulence intensity significantly when the fluid is transformed into a gas–liquid flow. This study could provide insights into boiling heat transfer improvement of binary mixtures for ORC power generation applications. • The heat transfer characteristics of R134a/ethane mixture are studied by numerical simulation. • The mechanism of boiling heat transfer characteristic is explained by means of the flow pattern. • The mixture's boiling heat transfer coefficient is higher than pure ethane in high vapor quality. • The positive and negative effects of mass flow on heat transfer coefficient are analyzed. [ABSTRACT FROM AUTHOR]
- Published
- 2023
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5. Optimization of an effective quick coupling valve for pressurized irrigation*.
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Gharebaghi, P., Ahmadi, H., Hemmati, M., and Rezaverdinejad, V.
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PRESSURE drop (Fluid dynamics) ,COMPUTATIONAL fluid dynamics ,STEADY-state flow ,VALVES ,INLET valves - Abstract
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- Published
- 2021
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6. Analyse d’un écoulement monophasique turbulent en présence d’un mélangeur statique de type Kenics
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Hosni Massinissa and Hammoudi Mhamed
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energie ,perte de charge ,mélangeur statique ,kenics ,temps de mélange ,Renewable energy sources ,TJ807-830 - Abstract
L’acquisition de la perte de charge monophasique en utilisant un manomètre à tube à travers un mélangeur statique de type Kenics dans une conduite horizontale a été faite pour un Reynolds appartenant à l’intervalle [8116-18938]. L’approche considérant le mélangeur statique comme un milieu poreux structuré est appliquée sur le Kenics. Les paramètres intrinsèques du Kenics ont été calculés, et l’accord entre les pertes de charges théoriques et expérimentales confirme que l’approche est applicable sur le Kenics. Le taux de l’énergie dissipée et les constantes de temps caractéristiques du mélange ont été estimés en utilisant les pertes de charges recueillies. Des corrélations ont été proposées pour la perte de charge et le taux de l’énergie dissipée. Les constantes de temps caractéristiques ont été étudiées et le processus du mesomixing par dispersion turbulente a été identifié comme le processus gouvernant l’opération de mélangeage le long de tout l’intervalle de Reynolds.
- Published
- 2020
7. Head loss modelling of flexible structures bundles placed in a turbulent free surface flow
- Author
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Larrieu, Thomas, Cassan, Ludovic, Moulin, Frédéric, Bernard, Anthony, David, Laurent, Pineau, Gérard, Calluaud, Damien, and DAVID, Laurent
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Modélisation analytique ,Surface libre ,Mesure ,[SPI.FLUID] Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment ,Perte de charge ,Interaction fluide structure ,Structure flexible - Abstract
Lorsque des structures flexibles sont placées dans un écoulement, elles dissipent une partie de l'énergie cinétique du fluide. Quantifier cette dissipation présente des intérêts pour un grand nombre d'application allant de l'étude de l'écoulement à surface libre sur une canopée de végétaux, l'amélioration des dispositifs de passe à poissons par ajout d'obstacles flexibles à la protection des berges par végétalisation. Basé sur des mesures effectuée à l'Institut Pprime, l'objectif de cette étude est de proposer des modèles empiriques qui caractérisent la perte de charge en connectant, la flexibilité du matériau par le nombre de Cauchy, la densité des tiges, le nombre de rangées, les caractéristiques intrinsèques de la canopée et la nature des écoulements.
- Published
- 2022
8. Étude des mécanismes de formation des dépôts de particules appliquée à la filtration THE
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Nuvoli, Jonathan, Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP), Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), Université de Lorraine, and Dominique Thomas
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Nanostructured particles ,Soot ,Nanoparticules ,Nanoparticles ,Particules nanostructurées ,[SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering ,Perte de charge ,Pressure drop ,Porosity ,Porosité ,Filtration ,Suie - Abstract
The filtration of air by fibrous media with high efficiency particulate air (HEPA) is a key point for the safety of sensitive installations. However, filters have a major drawback linked to the increase in their aeraulic resistance during their clogging, which can lead to unbalance the ventilation networks, or even in extreme cases to the rupture of filters and therefore to a loss of containment. In case of fire the filters may be subjected to a large supply of particles or to very clogging particles, causing a rapid increase in their pressure drop. In current pressure drop models used for risk assessment, porosity is a key parameter. Many authors, via simulations, have proposed porosity values for deposits of nanoparticles formed by filtration and have shown, for a given aerosol, a dependence of the porosity as a function of the Peclet number (ratio of the transport mechanisms by convection and diffusion. A specific experimental methodology has been developed in order to study the influence of the porosity of the deposits of the size and morphology of the particles, the physico-chemical characteristics of the particles and the carrier gas (nature, density, viscosity) and operating conditions (filtration rate, pressure). For this study, an experimental bench and a laser measurement device have been developed. This device measures the change in the thickness of the deposit coupled with its deposited mass over time in order to determine the porosity of the deposit. Studies on the deposits of spherical nanoparticles and formed by aggregates have made it possible to define the Stokes number (ratio between the kinetic energy of the particle and the energy dissipated by friction with the fluid) as the most relevant parameter to account for the evolution of the porosity of the deposit. This study led to various correlations allowing the estimation of the porosity of a deposit of pseudo-spherical nanoparticles or nanostructured particles.; La filtration de l’air par des médias fibreux à très haute efficacité (THE) constitue un élément important pour la sécurité des installations sensibles. Pourtant, les filtres présentent un inconvénient majeur lié à l’augmentation de leur résistance aéraulique au cours de leur colmatage ce qui peut conduire in fine au déséquilibrage du réseau de ventilation, voire dans des cas extrêmes à la rupture du filtre et par conséquent à une perte de confinement. Dans certaines situations accidentelles, telles qu’un incendie, les filtres peuvent être soumis à un apport important de particules ou à des particules très colmatantes, occasionnant une élévation rapide de leur perte de charge. Dans les modèles de perte de charge existants utilisés pour l’évaluation des risques, la porosité est une donnée d’entrée clef. De nombreux auteurs, via des simulations, ont proposé des valeurs de porosité pour des dépôts de nanoparticules formés par filtration et ont montré, pour un aérosol donné, une dépendance de la porosité en fonction du nombre de Péclet (rapport des mécanismes de transport par convection et diffusion). Une méthodologie expérimentale spécifique a été développé afin d’étudier notamment l’influence, sur la porosité des dépôts, de la taille et la morphologie des particules, des caractéristiques physico-chimiques des particules et du gaz vecteur (nature, masse volumique, viscosité) et des conditions opératoires (vitesse de filtration, pression). Pour cette étude, un banc expérimental ainsi qu’un dispositif de mesure laser spécifiques ont été développés. Ce dernier mesure l’évolution de l’épaisseur du dépôt couplée à sa masse déposée au cours du temps afin de déterminer sa porosité. Les études sur les dépôts de nanoparticules sphériques et formées par des agrégats ont permis de définir le nombre de Stokes (rapport entre l’énergie cinétique de la particule et l’énergie dissipée par frottement avec le fluide) comme le paramètre le plus pertinent pour rendre compte de l’évolution de la porosité du dépôt. Cette étude a débouché sur différentes corrélations permettant l’estimation de la porosité d’un dépôt de nanoparticules pseudo-sphériques ou de particules nanostructurées.
- Published
- 2021
9. EVOLUTION DE LA PERTE DE CHARGE DE MÉDIAS MÉTALLIQUES COLMATES PAR UN AÉROSOL LIQUIDE
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M. LECOQ, S. BOURROUS, D. THOMAS, J.-C. APPERT-COLLIN, and F. FLOC’HLAY
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filtre métallique ,liquid aerosol ,perte de charge ,metallic filter ,aérosol liquide ,pressure drop - Abstract
Dans les réseaux de ventilation, l'utilisation de pré-filtres métalliques est envisagée pour protéger les filtres THE d'un éventuel rejet d'aérosol liquide qui pourrait affecter les performances du système de filtration. Cette étude porte sur l'influence des caractéristiques du média (épaisseur, compacité et diamètre moyen des fibres métalliques) et de la vitesse de filtration sur l'évolution de la perte de charge de médias métalliques au cours de la filtration d'un aérosol liquide. Ce travail a mis en évidence que ces paramètres influent non seulement sur la perte de charge à saturation mais également sur la quantité de liquide accumulée dans le filtre., In ventilation systems, the use of metallic pre-filters is being considered to protect the HEPA filters from the possible release of liquid aerosol that could affect the performance of the filtration system. This study focuses on the influence of media characteristics (thickness, compactness and average diameter of the metal fibers) and filtration velocity on the evolution of the pressure drop of metallic media during the filtration of a liquid aerosol. This work has shown that these parameters influence not only the saturation pressure drop but also the amount of liquid accumulated in the filter.
- Published
- 2021
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10. Modélisation de l'évolution des performances de médias fibreux au cours de leur colmatage par des particules nanostructurées
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Thomas, Dominique, Pacault, Stéphanie, Charvet, Augustin, Bardin-Monnier, Nathalie, Appert-Collin, Jean-Christophe, Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP), Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ASFERA - Association française d'études et de recherches sur les aérosols
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filtration ,efficacité ,[CHIM.GENI]Chemical Sciences/Chemical engineering ,efficiency ,perte de charge ,nanoparticles ,[SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering ,nanoparticules ,pressure drop - Abstract
International audience; A model was developed to predict the evolution of the pressure drop and the collection efficiency of non-woven filters clogged during the filtration of nanostructured particles (i.e. agglomerates of nanometric particles). It takes into account the filter characteristics (thickness, packing density, Davie' diameter and mean fibre diameter), but also the particle-size distribution and the operating conditions (filtration velocity, gas viscosity…). This model needs only one adjustable parameter linked to mean fibre diameter. In comparison with experimental data, the model allows predicting quite satisfactorily the performance (pressure drop and efficiency) of several mono or dual layer fibrous filters during particle loading.; Un modèle visant à prédire l'évolution de la perte de charge et de l'efficacité des filtres non tissés au cours de la filtration de particules nanostructurées (agglomérats de particules nanométriques) est présenté. Il prend en compte les caractéristiques du filtre (épaisseur, compacité, diamètre de Davies et diamètre moyen des fibres), la distribution granulométrique et les conditions opératoires (vitesse de filtration, viscosité du gaz ...). Un seul paramètre d'ajustement lié au diamètre des fibres est nécessaire. Une confrontation avec les données expérimentales montre que le modèle permet d'estimer de manière très satisfaisante les évolutions des performances (perte de charge et efficacité) au cours du colmatage de plusieurs filtres fibreux associés en série ou non
- Published
- 2019
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11. Procédé alternatif pour l’épuration des fumées de hauts fourneaux
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Thieffry, Guillemette, Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP), Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ArcelorMittal, Université de Lorraine, Dominique Thomas, Augustin Charvet, and Projet VALORCO
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Aerosols ,Efficacité ,[CHIM.GENI]Chemical Sciences/Chemical engineering ,Trickle bed ,Dépoussiérage ,Lit granulaire arrosé ,[SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering ,Efficiency ,Perte de charge ,Pressure drop ,Dust extraction ,Filtration - Abstract
In order to enable the establishment of a CO2 recovery chain sector from the steel industry, this study aims to propose a new filtration device for the dust removal of blast furnace fumes that would be placed after the current treatment chain to improve their purification. The originality of the chosen technology, a trickle bed, permits to maintain a constant pressure drop by re-entraining continuously the particles trapped on collectors thanks to a water film flow to overcome the clogging problem. A hydrodynamic study and efficiency measurements lead with particles (in a range of diameters between 0.5 and 10 μm) showed that the pressure drop and the initial efficiency increase with the decrease of the collector diameter, which is in agreement with the results of the literature for dry granular beds. The presence of water increases the initial collection efficiency at the expense of a higher pressure drop. These observations are related to the decrease of the bed porosity in presence of a water flow. A good compromise between pressure drop and efficiency was found for an air flow rate of 20 m3.h-1, a liquid flow rate of 12 L.min-1 and using a 50 cm bed composed of glass beads of 5 mm diameter. Long-term clogging tests showed that the efficiency of the bed remains globally constant over time at a value close to the initial one. The pressure drop, although higher at the beginning of the experiment than that of a dry granular bed, stabilizes rapidly at a much lower value than that measured for a dry granular bed for the same mass of particles collected. The experiments have been carried out over 30 h under disadvantageous conditions, and we can expect that under real operating conditions the pressure drop will be stable over much longer times. Thus, the presence of water plays its part by limiting the clogging evolution of the granular bed by the re-entrainment of particles collected by the bed. This study was completed by the development of a model to determine the pressure drop and initial efficiency of a trickle bed, which resulted in an example of pre-sizing of a process on an industrial scale.; Afin de permettre la mise en place d’une filière de valorisation du CO2 issu de l’industrie sidérurgique, cette étude a pour but de proposer un nouveau procédé de dépoussiérage des fumées de hauts fourneaux qui serait placé à la suite des filières actuelles de traitement pour améliorer leur épuration. L’originalité de la technologie retenue, un lit granulaire arrosé, permet de maintenir la perte de charge constante en facilitant le réentraînement en continu des particules collectées à l’aide d’un écoulement de liquide (formant un film à la surface des collecteurs) pour ainsi pallier le problème de colmatage. Une étude hydrodynamique et des mesures d’efficacité vis-à-vis de particules de diamètre compris entre 0,5 et 10 µm ont montré que la perte de charge et l’efficacité initiale augmentaient avec la diminution du diamètre des collecteurs, ce qui est en accord avec les résultats de la littérature pour des lits granulaires secs. La présence d’un filet d’eau augmente l’efficacité initiale de collecte au détriment toutefois d’une perte de charge plus élevée. Ces observations sont liées à la diminution de la porosité du lit lorsque ce dernier est arrosé par un débit d’eau. Un bon compromis entre perte de charge et efficacité a été trouvé avec un lit composé de 50 cm de billes de 5 mm de diamètre et un débit d’eau de 12 L.min-1 pour un débit de gaz à traiter de 20 m3.h-1. Des essais de colmatage longue durée ont mis en évidence que l’efficacité du lit reste globalement constante au cours du temps, à une valeur proche de la valeur initiale. La perte de charge, bien que supérieure en début d’expérience à celle d’un lit granulaire sec, se stabilise rapidement à une valeur bien plus faible que celle mesurée pour un lit sec pour une même masse de particules collectées. Les expériences ayant été menées sur 30 h dans des conditions défavorables, nous pouvons nous attendre à ce que dans des conditions réelles de fonctionnement la perte de charge soit stable sur des temps beaucoup plus longs. Ainsi la présence de l’eau remplit bien le rôle prévu en limitant l’évolution du colmatage du lit granulaire par le réentrainement des particules collectées par le lit. Cette étude s’est achevée par le développement d’un modèle permettant de déterminer la perte de charge et l’efficacité initiale d’un lit granulaire arrosé, ce qui a abouti sur un exemple de pré-dimensionnement à échelle industrielle.
- Published
- 2018
12. Impact of the air flows induced by the pleating of HEPA filters during clogging in stationary and transient state
- Author
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Alilou, Youssef, Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP), Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lorraine, Dominique Thomas, Nathalie Bardin-Monnier, and STAR, ABES
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Filtration THE ,[SPI.GPROC] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering ,Numerical modelling ,Modélisation ,Mécanique des fluides ,Fluid mechanics ,HEPA Filtration ,[SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering ,Perte de charge ,Pressure drop ,Simulation - Abstract
High Efficiency Particulate Air (HEPA) pleated filters are used to ensure the containment of airborne contamination within nuclear facilities. These filters are often the last barrier before a potential release of radioactive substances into the environment. Predicting their performances (pressure drop and efficiency) is a main thrust of research for IRSN which aims at avoiding any unexpected failure of those devices on French nuclear facilities. The clogging phenomenon is mainly influenced, on one side, by the flow conditions imposed in the ventilation network and, on the other side, by the media characteristics and the particles properties which are collected by the filter. Consequently, the work carried out has been divided into two parts. In the first part, we focused on the study of the airflow behavior within a HEPA pleated filter with an experimental and numerical approach. An experimental bench has been developed to measure the airflow field at the entrance channel of a HEPA filter pleat. Then, the experimental measurements have been used to validate GeoDict® and ANSYS CFX® simulations. The combination of the experimental and the numerical results have been used to develop a model to predict the evolution of the initial HEPA filter pressure drop. The work performed in the second part deals with the clogging of the filter. An experimental bench, dedicated to the characterization of the parameters that intervene in the clogging models such as the porosity, the pressure drop and the particles size, has been developed. Then, numerical simulations conducted with GeoDict® have been realized to describe the cake formation on the surface of a HEPA pleated filter. Finally, we developed a model to predict the evolution of HEPA pressure drop during clogging with micronic particles, Les filtres plissés à très haute efficacité (THE) jouent un rôle essentiel dans le maintien du confinement des installations industrielles à risques, les réacteurs nucléaires par exemple. Ces filtres permettent le piégeage des aérosols, qui sont la principale source de contamination externe. Dans ce cadre, l’IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire) conduit des études pour caractériser les performances des filtres THE. L’objectif de la présente thèse a été de développer un modèle prédictif décrivant l’évolution de la résistance aéraulique du filtre au cours de son colmatage. Le colmatage d’un filtre plissé THE est piloté, d’une part par les conditions aérauliques imposées dans les réseaux de ventilation, d’autre part par la nature du média et les propriétés des particules collectées par le filtre. Ainsi, les travaux réalisés ont été répartis sur deux volets. La première partie a été dédiée à l’étude de l’aéraulique du filtre suivant une approche double expérimentale et numérique. Un banc expérimental permettant de mesurer les champs de vitesse dans un pli de filtre plissé THE a été développé. Les mesures réalisées ont servi à la validation des codes de calcul utilisés (ANSYS CFX® et GeoDict®) et au développement d’un modèle de perte de charge initiale des filtres plissés vierges. Une validation du modèle à l’échelle de filtres complets avec des géométries différentes a ensuite été effectuée. La deuxième partie a porté sur l’étude du colmatage des filtres plissés THE suivant une approche expérimentale et numérique. Un banc expérimental a été développé pour la détermination des paramètres entrant en jeu dans les modèles de colmatage (porosité, taille de particules …), puis des simulations numériques à l’aide du logiciel GeoDict ont été réalisées pour caractériser la croissance du dépôt sur la média. La combinaison des résultats expérimentaux et numériques a conduit au développement d’un modèle décrivant l’évolution de la résistance aéraulique du filtre THE au cours de son colmatage avec des particules microniques
- Published
- 2018
13. Impact sur le colmatage en régimes transitoire et permanent des écoulements d’air induits par le plissage des médias filtrants THE
- Author
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Alilou, Youssef, Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL), Université de Lorraine, Dominique Thomas, and Nathalie Bardin-Monnier
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Filtration THE ,Numerical modelling ,Modélisation ,Mécanique des fluides ,Fluid mechanics ,HEPA Filtration ,[SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering ,Perte de charge ,Pressure drop ,Simulation - Abstract
High Efficiency Particulate Air (HEPA) pleated filters are used to ensure the containment of airborne contamination within nuclear facilities. These filters are often the last barrier before a potential release of radioactive substances into the environment. Predicting their performances (pressure drop and efficiency) is a main thrust of research for IRSN which aims at avoiding any unexpected failure of those devices on French nuclear facilities. The clogging phenomenon is mainly influenced, on one side, by the flow conditions imposed in the ventilation network and, on the other side, by the media characteristics and the particles properties which are collected by the filter. Consequently, the work carried out has been divided into two parts. In the first part, we focused on the study of the airflow behavior within a HEPA pleated filter with an experimental and numerical approach. An experimental bench has been developed to measure the airflow field at the entrance channel of a HEPA filter pleat. Then, the experimental measurements have been used to validate GeoDict® and ANSYS CFX® simulations. The combination of the experimental and the numerical results have been used to develop a model to predict the evolution of the initial HEPA filter pressure drop. The work performed in the second part deals with the clogging of the filter. An experimental bench, dedicated to the characterization of the parameters that intervene in the clogging models such as the porosity, the pressure drop and the particles size, has been developed. Then, numerical simulations conducted with GeoDict® have been realized to describe the cake formation on the surface of a HEPA pleated filter. Finally, we developed a model to predict the evolution of HEPA pressure drop during clogging with micronic particles; Les filtres plissés à très haute efficacité (THE) jouent un rôle essentiel dans le maintien du confinement des installations industrielles à risques, les réacteurs nucléaires par exemple. Ces filtres permettent le piégeage des aérosols, qui sont la principale source de contamination externe. Dans ce cadre, l’IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire) conduit des études pour caractériser les performances des filtres THE. L’objectif de la présente thèse a été de développer un modèle prédictif décrivant l’évolution de la résistance aéraulique du filtre au cours de son colmatage. Le colmatage d’un filtre plissé THE est piloté, d’une part par les conditions aérauliques imposées dans les réseaux de ventilation, d’autre part par la nature du média et les propriétés des particules collectées par le filtre. Ainsi, les travaux réalisés ont été répartis sur deux volets. La première partie a été dédiée à l’étude de l’aéraulique du filtre suivant une approche double expérimentale et numérique. Un banc expérimental permettant de mesurer les champs de vitesse dans un pli de filtre plissé THE a été développé. Les mesures réalisées ont servi à la validation des codes de calcul utilisés (ANSYS CFX® et GeoDict®) et au développement d’un modèle de perte de charge initiale des filtres plissés vierges. Une validation du modèle à l’échelle de filtres complets avec des géométries différentes a ensuite été effectuée. La deuxième partie a porté sur l’étude du colmatage des filtres plissés THE suivant une approche expérimentale et numérique. Un banc expérimental a été développé pour la détermination des paramètres entrant en jeu dans les modèles de colmatage (porosité, taille de particules …), puis des simulations numériques à l’aide du logiciel GeoDict ont été réalisées pour caractériser la croissance du dépôt sur la média. La combinaison des résultats expérimentaux et numériques a conduit au développement d’un modèle décrivant l’évolution de la résistance aéraulique du filtre THE au cours de son colmatage avec des particules microniques
- Published
- 2018
14. MODÉLISATION DU COLMATAGE DES FILTRES PLISSÉS THE
- Author
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Y. ALILOU, S. BOURROUS, T. GÉLAIN, N. BARDIN-MONNIER, and D. THOMAS
- Subjects
modelling ,Filtres THE ,HEPA filters ,perte de charge ,clogging ,colmatage ,modélisation ,pressure drop - Abstract
Au cours du colmatage, la structure du dépôt formé au sein des filtres conditionne l'évolution de la perte de charge. Dans le présent travail, des simulations numériques de colmatage des filtres plissés THE par des particules poly-dispersées ont été réalisées en utilisant le code de calcul GeoDict. Dans le dépôt ainsi simulé on observe la formation de dendrites le long du pli ce qui engendre une obstruction prématurée de ce dernier et augmente donc la perte de charge du filtre. Une comparaison avec des résultats expérimentaux a été réalisée. Un modèle de perte de charge a été développé en prenant en compte la perte de surface de filtration déduite des simulations numériques réalisées., During clogging, the structure of the cake build-up on the filter surface determines the evolution of its pressure drop. In the present work, numerical simulation of HEPA filters clogging with poly-dispersed particles, have been carried out with GeoDict software at the pleat scale. In the simulated cake an apparition of dendrites all along the pleat cake has been observed inducing an important increase of pressure drop. A pressure drop model have been developed taking into account the loss of filtration surface derived from simulation. A comparison between the numerical results and an experimental data has been realized.
- Published
- 2018
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15. Alternative process for blast furnace gases treatment
- Author
-
Thieffry, Guillemette, UL, Thèses, Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP), Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ArcelorMittal, Université de Lorraine, Dominique Thomas, Augustin Charvet, and Projet VALORCO
- Subjects
Aerosols ,Efficacité ,Trickle bed ,[SPI.GPROC] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering ,[CHIM.GENI] Chemical Sciences/Chemical engineering ,Dépoussiérage ,Efficiency ,Perte de charge ,[CHIM.GENI]Chemical Sciences/Chemical engineering ,[SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering ,Lit granulaire arrosé ,Pressure drop ,Dust extraction ,Filtration - Abstract
In order to enable the establishment of a CO2 recovery chain sector from the steel industry, this study aims to propose a new filtration device for the dust removal of blast furnace fumes that would be placed after the current treatment chain to improve their purification. The originality of the chosen technology, a trickle bed, permits to maintain a constant pressure drop by re-entraining continuously the particles trapped on collectors thanks to a water film flow to overcome the clogging problem. A hydrodynamic study and efficiency measurements lead with particles (in a range of diameters between 0.5 and 10 μm) showed that the pressure drop and the initial efficiency increase with the decrease of the collector diameter, which is in agreement with the results of the literature for dry granular beds. The presence of water increases the initial collection efficiency at the expense of a higher pressure drop. These observations are related to the decrease of the bed porosity in presence of a water flow. A good compromise between pressure drop and efficiency was found for an air flow rate of 20 m3.h-1, a liquid flow rate of 12 L.min-1 and using a 50 cm bed composed of glass beads of 5 mm diameter. Long-term clogging tests showed that the efficiency of the bed remains globally constant over time at a value close to the initial one. The pressure drop, although higher at the beginning of the experiment than that of a dry granular bed, stabilizes rapidly at a much lower value than that measured for a dry granular bed for the same mass of particles collected. The experiments have been carried out over 30 h under disadvantageous conditions, and we can expect that under real operating conditions the pressure drop will be stable over much longer times. Thus, the presence of water plays its part by limiting the clogging evolution of the granular bed by the re-entrainment of particles collected by the bed. This study was completed by the development of a model to determine the pressure drop and initial efficiency of a trickle bed, which resulted in an example of pre-sizing of a process on an industrial scale., Afin de permettre la mise en place d’une filière de valorisation du CO2 issu de l’industrie sidérurgique, cette étude a pour but de proposer un nouveau procédé de dépoussiérage des fumées de hauts fourneaux qui serait placé à la suite des filières actuelles de traitement pour améliorer leur épuration. L’originalité de la technologie retenue, un lit granulaire arrosé, permet de maintenir la perte de charge constante en facilitant le réentraînement en continu des particules collectées à l’aide d’un écoulement de liquide (formant un film à la surface des collecteurs) pour ainsi pallier le problème de colmatage. Une étude hydrodynamique et des mesures d’efficacité vis-à-vis de particules de diamètre compris entre 0,5 et 10 µm ont montré que la perte de charge et l’efficacité initiale augmentaient avec la diminution du diamètre des collecteurs, ce qui est en accord avec les résultats de la littérature pour des lits granulaires secs. La présence d’un filet d’eau augmente l’efficacité initiale de collecte au détriment toutefois d’une perte de charge plus élevée. Ces observations sont liées à la diminution de la porosité du lit lorsque ce dernier est arrosé par un débit d’eau. Un bon compromis entre perte de charge et efficacité a été trouvé avec un lit composé de 50 cm de billes de 5 mm de diamètre et un débit d’eau de 12 L.min-1 pour un débit de gaz à traiter de 20 m3.h-1. Des essais de colmatage longue durée ont mis en évidence que l’efficacité du lit reste globalement constante au cours du temps, à une valeur proche de la valeur initiale. La perte de charge, bien que supérieure en début d’expérience à celle d’un lit granulaire sec, se stabilise rapidement à une valeur bien plus faible que celle mesurée pour un lit sec pour une même masse de particules collectées. Les expériences ayant été menées sur 30 h dans des conditions défavorables, nous pouvons nous attendre à ce que dans des conditions réelles de fonctionnement la perte de charge soit stable sur des temps beaucoup plus longs. Ainsi la présence de l’eau remplit bien le rôle prévu en limitant l’évolution du colmatage du lit granulaire par le réentrainement des particules collectées par le lit. Cette étude s’est achevée par le développement d’un modèle permettant de déterminer la perte de charge et l’efficacité initiale d’un lit granulaire arrosé, ce qui a abouti sur un exemple de pré-dimensionnement à échelle industrielle.
- Published
- 2018
16. Séparation des particules ultrafines métalliques par lits granulaires
- Author
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Wingert, Loïc, STAR, ABES, Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL), Université de Lorraine, Dominique Thomas, Nathalie Bardin-Monnier, and Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
Efficacité ,Clogging ,[CHIM.GENI] Chemical Sciences/Chemical engineering ,[SPI.GPROC] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering ,Particules ultrafines ,Efficiency ,Perte de charge ,[CHIM.GENI]Chemical Sciences/Chemical engineering ,Ultrafine particles ,Lit granulaire ,[SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering ,Granular bed ,Colmatage ,Pressure drop ,Filtration - Abstract
The air of workplaces and the environment can be contaminated by ultrafine particles (UFP) coming mainly from a non-intentional generation emitted by some industrial processes. The toxicity of these particles being more and more admitted nowadays, the polluted air of the workplaces has to be extracted and filtered in order to protect the workers and the public, respectively. The commonly used filters are pleated fiber filters which are rapidly and sometimes irreversibly clogged by the UFP. In order to find an alternative to these pleated filters, it was decided to study the granular beds. To do so, the clogging kinetic of granular bed by UFP was studied. This was achieved by conducting both macroscopic and microscopic studies of the granular bed clogging consisting in the monitoring of the evolution of the performances and in performing visualizations of UFP deposit structures. Evaluate the ability of granular beds to be an alternative to fiber filters can require the knowledge of the granular bed performances evolution for a large number of configurations. In order to avoid the realization of the corresponding experiments, a theoretical model was developed. Then, this model permitted by a multi-criteria optimization method to find the optimal configuration of an improved granular bed. Finally, some preliminary and very promising tests of a cylindrical granular bed filter permitting to increase the surface filtration and the collection efficiency laid the groundwork of a potential use of granular beds for the industrial UFP filtration, Les particules ultrafines (PUF) sont de nos jours susceptibles de se retrouver massivement dans l’air des lieux de travail et dans l’environnement, notamment de par leur génération non-intentionnelle par certains procédés industriels. Du fait de la toxicité de plus en plus avérée de ces particules, l’air contaminé doit être extrait des lieux de travail et filtré avant d’être rejeté dans l’atmosphère. Les filtres classiquement utilisés sont des filtres à fibres plissés présentant l’inconvénient vis-à-vis des PUF d’être rapidement et irréversiblement colmatés. Afin de trouver une alternative à ces filtres, il a été décidé d’étudier les lits granulaires. Pour ce faire, la cinétique de colmatage des lits granulaires par des PUF a dans un premier temps été étudiée à l’échelle macroscopique et microscopique par suivi des évolutions des performances ainsi qu’en procédant à des observations de structure de dépôt. Evaluer la capacité des lits granulaires à se positionner en tant qu’alternative aux médias fibreux peut nécessiter la connaissance des performances des lits granulaires dans un grand nombre de configurations. Pour s’affranchir des expériences correspondantes, un modèle théorique de prédictions des performances des lits granulaires en cours de colmatage a été développé. Ce modèle a par la suite permis par une optimisation multicritère de trouver la configuration optimale d’un lit granulaire amélioré. Enfin, des essais préliminaires très prometteurs d’une manche granulaire permettant d’augmenter la surface de filtration et l’efficacité de collecte ont posé les bases d’une potentielle utilisation des lits granulaires pour la filtration de PUF dans l’industrie
- Published
- 2017
17. Caractérisation des empilements de particules catalytiques de formes atypiques
- Author
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Fezoua, Amara, Bornette, Frédéric, Nikitine, Clémence, Basin, Marie, Zanota, Marie-Line, Lygeros, Nikos, PITAULT, Isabelle, Laboratoire de Génie des Procédés Catalytiques (LGPC), École Supérieure Chimie Physique Électronique de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon, Centre de Recherche Claude Delorme [Jouy-en-Josas] (CRCD), Air Liquide [Siège Social], Laboratoire d'automatique et de génie des procédés (LAGEP), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), and Université de Lyon-Université de Lyon-École Supérieure Chimie Physique Électronique de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
perte de charge ,dispersion ,[PHYS.MECA]Physics [physics]/Mechanics [physics] ,géométrie des particules - Abstract
International audience; Caractérisation des empilements de particules catalytiques de formes atypiques.
- Published
- 2016
18. A comparison between two ways of blocked pump losses prediction correlations and one dimensional CATHARE pump model
- Author
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Matteo, L., Tauveron, N., CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN), and amplexor, amplexor
- Subjects
[PHYS.NUCL] Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th] ,[PHYS.NUCL]Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th] ,[PHYS.NEXP] Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex] ,pompe ,perte de charge ,[PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex] ,modelisation ,cathare - Abstract
International audience; Comparaison des resultats de prediction de perte de charge a l'arret de pompes rotodyamiques, d'une part par une methode correlative et d'autre part par l'utilisation d'un modele unidimensionnel de pompe actuellement en developpement dans CATHARE 3.
- Published
- 2016
19. Toward an innovative stochastic modeling of electric charges loss through dielectric
- Author
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Jérémy Postel-Pellerin, Gilles Micolau, C. Ginoux, Maminirina Joelson, P. Chiquet, D. Boyer, Chahine Abbas, Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence (IM2NP), Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU), and Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
0209 industrial biotechnology ,Engineering ,02 engineering and technology ,Dielectric ,propriété diélectrique ,01 natural sciences ,Electric charge ,Géophysique (Physique générale) ,modèle stochastique ,020901 industrial engineering & automation ,0103 physical sciences ,Electronic engineering ,perte de charge ,[SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics ,Quantum tunnelling ,lcsh:Environmental sciences ,010302 applied physics ,lcsh:GE1-350 ,Counting process ,business.industry ,Electrical engineering ,Inversion (meteorology) ,Electrical contacts ,Device under test ,business ,Multimeter - Abstract
International audience; This paper deals with new stochastic modeling of very low tunneling currents in Non-Volatile Memories. For this purpose, we first develop current measurement method based on Floating Gate technique. In order to reach the long time behavior of electrical dynamic, we aim at using very basic tools (power supply, multimeter...) but still having a very good current resolution. Also, our measurement is led in a very particular low-noise environment (underground laboratory) allowing to keep the electrical contacts on the device under test as long as possible. After showing the feasibility of such measurements, we present a modeling approach of the charge loss process inside the Non-volatile Memories by using mathematical tool involving long memory effect. The model is based on stochastic counting process with memory effect yielding to a fractional relaxation equation for the charge loss over time. The main interest of the present model lies in the fact that the corresponding inversion problem involves only two parameters that can be carried out efficiently.
- Published
- 2016
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20. Frottement pariétal et glissement d'un écoulement viscoplastique ouvert
- Author
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Guillet, Oliver, Thual, Olivier, Lacaze, Laurent, Mouzouri, Miloud, Association Française de Mécanique, and Service irevues, irevues
- Subjects
fluide à seuil ,perte de charge ,[PHYS.MECA]Physics [physics]/Mechanics [physics] ,[PHYS.MECA] Physics [physics]/Mechanics [physics] ,frottement pariétal - Abstract
Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; On modélise ici la perte de charge linéique de l'écoulement à surface libre, laminaire et stationnaire d'un fluide à seuil viscoplastique qui suit la rhéologie d'Herschel-Bulkley. Une équation implicite est dérivée des équations de Navier-Stokes non newtoniennes adimensionnées par la gravité et le débit. La perte de charge est inversement proportionnelle au nombre de Reynolds basé sur le débit. Elle dépend de manière plus complexe du nombre de Bingham et de l'épaisseur de la couche adimensionnée. Une paramétrisation du glissement sur le fond est introduite à l'aide d'une longueur de glissement adimensionnée. Une analyse de sensibilité à ces paramètres adimensionnels est effectuée autour de valeurs représentatives d'un Carbopol 940dilué à une concentration de 11 %.
- Published
- 2015
21. Influence of moisture on the pressure drop of nanostructured deposit
- Author
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Ribeyre, Quentin, Ribeyre, Quentin, Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP), Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lorraine, Dominique Thomas, Augustin Charvet, and Cécile Vallières
- Subjects
porous media ,[SPI.GPROC] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering ,humidité relative ,perte de charge ,[SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering ,nanoparticles ,adsorption-condensation ,[SPI.MAT] Engineering Sciences [physics]/Materials ,relative humidity ,milieux poreux ,nanoparticules ,[SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials ,pressure drop - Abstract
In the past decade, air quality has emerged as a major public environmental and health issue. Almost all fine particles in the air are man-made or manufactured and there are many questions regarding the impact of ultrafine (, La qualité de l’air est devenue un enjeu environnemental et de santé publique majeur. Les particules présentes dans l’air peuvent être d’origine anthropique ou manufacturées et de nombreuses questions se posent encore quant à l’impact sur la santé des plus fines d’entre elles (< 100 nm). Ainsi, dans l’industrie, des systèmes de protection collectifs doivent être mis en oeuvre pour protéger aussi bien les travailleurs que l’environnement. Des filtres à fibres sont généralement disposés dans les circuits de ventilation générale pour capter ces particules en suspension dans l’air. Les performances de ces media fibreux en termes d’efficacité de collecte et consommation énergétique sont relativement bien documentées lors de leur fonctionnement dans des conditions standards (humidité et température ambiantes). Cependant, peu d’études s’intéressent à l’interaction de l’humidité de l’air avec un dépôt composé de particules nanostructurées collectées par ces media filtrants et son incidence sur l’évolution de la perte de charge.Le travail de thèse a donc consisté dans un premier temps à la mesure d’isothermes de sorption de quatre poudres nanostructurées. Un modèle semi-prédictif d’adsorption-condensation basé sur le modèle GAB et la loi de Kelvin a ensuite été proposé. La seconde partie de l’étude a permis de décrire expérimentalement la variation de perte de charge et d’épaisseur d’un milieu poreux, formé par ces mêmes particules nanostructurées, pour différentes valeurs d’humidités. Grâce à la variation d’épaisseur du milieu déterminée par trigonométrie laser et au modèle d’adsorption-condensation, la porosité pour chaque valeur d’humidité relative a pu être calculée. En incorporant les valeurs de porosité et d’épaisseur dans trois modèles de perte de charge, il a été possible de représenter de façon satisfaisante les résultats expérimentaux. Enfin, une analyse rhéologique des poudres est proposée pour quantifier leur augmentation de cohésion sous humidité.
- Published
- 2015
22. Analyse des performances d'unités de production d'énergie : cas de turbines à gaz
- Author
-
Meziane, Lila and Meziane, Lila
- Abstract
82 p. ; ill. ; 30 cm, Ce travail consiste en premier lieu à faire une analyse thermodynamique de la turbine à gaz, ensuite du cycle combiné. La demande d'énergie ne cesse de croitre, alors que les ressources deviennent chères, il est donc nécessaire d'améliorer les performances des installations thermiques de manière à réguler les couts d'investissements. L'injection de l'eau qu'elle soit liquide, vapeur, ou sous forme de brume, a permis l'amélioration des performances des installations à gaz. Ce travail consiste en étude thermodynamique des installations de turbine à gaz et cycle combiné. Après modélisation du cycle combiné, on a proposé d'injecter la vapeur dans le compresseur, qui provient de la chaudière de récupération HRSG utilisait les gaz d'échappement. Ce procédé a permis de diminuer la température de sortie du compresseur et donc réduire le travail du compresseur, ce qui influe positivement sur le rendement et le travail récupéré du cycle global
- Published
- 2015
23. Réduction des irréversibilités d'un cycle combiné à pression duale et triple
- Author
-
Skoudarli, Radhouane and Skoudarli, Radhouane
- Abstract
73 p. : ill. ; 30 cm, Cette étude théorique concerne la réduction des irréversibilités des cycles combinés gaz/vapeur avec chaudières récupératrices ayant deux ou trois niveaux de pression pour la production de vapeur sans resurchauffe. L'objectif est de minimiser les pertes exergétique du cycle et de maximiser les performances de ce système basant sur une analyse énergétique et exergétique. Les turbines à gaz étant choisies parmi les modèles extraits des catalogues industriels pour lesquelles on désire améliorer les performances de ce système. Le modèle mathématique présenté couvre l'ensemble des installations du cycle combiné dont leurs couplages et implique plusieurs paramètres d'emplois pour lesquelles on obtient l'optimum thermodynamique. Pour cela un programme de calcul a été réalisé dans le langage FORTRAN 90
- Published
- 2015
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