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International audience; This work is part of a research activity aiming to improve and to optimise air-distribution systems in refrigerated vehicles in order to decrease the temperature differences throughout palletised cargos. This condition is essential in order to preserve the quality, safety and shelf life of perishable products. The present study reports on the numerical and experimental characterization of airflow within a semi-trailer enclosure loaded with pallets. The experiments were carried out on a reduced-scale (1:3.3) model of a refrigerated-vehicle trailer. The performance of ventilation and temperature homogeneity were characterized with and without supply air duct systems. Both configurations are extensively used in refrigerated transport. The numerical modelling of airflow was performed using the Computational Fluid Dynamics (CFD) code Fluent and a second-moment closure, the Reynolds stress model (RSM). The results obtained using the RSM model showed good agreement with the experimental data. Numerical and experimental results clearly show the importance of air ducts in decreasing temperature differences throughout the cargo.

[Departement_IRSTEA]EA [TR1_IRSTEA]TEPSA / ENERFRI; International audience; Many studies have been carried out on two-phase flow heat transfer in channels with hydraulic diameter bigger than 6 mm, but relatively little work has been done for small diameter channels in the meso and compact range (diameter from 0.1 to 3 mm). The use of exchangers with small channels in refrigeration units, which are very numerous besides, could bring a significant reduction of the internal volume of the exchanger, and therefore diminish the refrigerant charge of the whole refrigerating system. One can imagine the interest to widen knowledge on the flow and the heat transfer in small-diameter tubes. This paper examine the thermal behavior of refrigerants boiling in small pipes. The correlations available for in-tube evaporation heat transfer coefficient are discussed and evaluated, when possible, and new research areas of relevance than can contribute to expand the use of small-diameter channels evaporators in refrigeration units are suggested.

International audience; This paper describes an easy-to-use and accurate method to calculate some of the thermophysical properties of aqueous solutions which are used as secondary refrigerants. This method is based on the correction of the ideal behaviour of aqueous solutions by excess functions. This method allows to determine the following properties: freezing points, densities, heat capacities, thermal conductivities and dynamic viscosities. As an illustration, it is applied to aqueous solutions of (i) ethyl alcohol, (ii) ammonia, (iii) sodium chloride, (iv) ethylene glycol and (iii) propylene glycol.; Cet article présente une méthode facile à mettre en oeuvre et précise du calcul des propriétés thermophysiques des solutions aqueuses utilisées comme fluides frigoporteurs monophasiques. Cette méthode est basée sur la correction du comportement idéal des solutions aqueuses en utilisant des fonctions d'excès. Elle est utilisée pour déterminer les propriétés suivantes : températures de cristallisation commençante, masses volumiques, chaleurs spécifiques, conductivités thermiques et viscosités dynamiques. A titre d'illustration, le modèle proprosé est appliqué aux solutions aqueuses de (i) éthanol, (ii) ammoniaque, (iii) chlorure de sodium, (iv) éthylène glycol et (iii) propylène glycol.

International audience; A survey was carried out in France from April to June 1999. Temperatures were recorded at three levels (top, middle and bottom) of the refrigerator compartment using a data logger. A questionnaire was filled in, enabling the following information to be obtained: characteristics of the family, characteristics of the refrigerator and the use conditions. One hundred and forty-three domestic refrigerators were surveyed, but due to various technical problems, only 119 sets of recorded temperatures were exploitable. The temperatures of the surveyed refrigerators were: average 6.6 °C, minimum 0.9 °C and maximum 11.4 °C. Statistical analysis such as clustering and segmentation were used. It was found that the heterogeneousness of temperature inside each refrigerator seems to be dependent on the type. This study shows the influence of the use conditions on the temperature. No one factor exerts a single direct effect; a combination of the effects of all factors is observed.; Une enquête a été réalisée en France durant les mois d'Avril et Juin 1999. Des températures ont été enregistrées à trois niveaux (haut, milieu et bas) du compartiment du réfrigérateur en utilisant un enregistreur de températures. A l'aide d'un questionnaire, les informations suivantes ont pu être obtenues : caractéristiques de la famille, caractéristiques du réfrigérateur et conditions d'utilisation. L'enquête a porté sur cent quarante quatre réfrigérateurs ménagers, mais pour divers problèmes techniques, seul 119 fichiers de températures ont pu être exploités. La température moyenne des réfrigérateurs est de 6,6 °C (minimum 0.9 °C et maximum 11.4 °C). Des analyses statistiques telles que l'arbre de classification et de segmentation ont été utilisées. L'étude a montré que l'hétérogénéité de température dans le compartiment d'un réfrigérateur dépend du type de réfrigérateur. L'influence des conditions d'utilisation est mise en évidence. Le niveau de température des réfrigérateurs est le résultat de nombreuses interactions entre les différents paramètres et non d'un seul des paramètres en particulier.

International audience; This work reports on the use of insulated pallet covers to provide thermal protection for heat-sensitive foodstuffs, in particular during logistic operations carried out in an uncontrolled temperature atmosphere. The effectiveness of these insulating devices in reducing the rate of temperature changes allows the products to be transported in a semitrailer without refrigeration or to be stored temporarily on unrefrigerated docks. Consequently, logistic operations can be managed with more flexibility. To evaluate the performance of the insulating device, temperature rises within covered pallets were investigated numerically and experimentally. The experiments were carried out on an individual pallet and on a whole load. All experiments were performed in a temperature-controlled test room. A three-dimensional (3-D) finite-volume heat transfer model was developed using the computational fluid dynamics (CFD) code Phoenics. The model took into account the thermal characteristics of products and insulating covers, the arrangement of the pallets in the vehicle and the external conditions of ambient temperature and solar exposure. The good agreement obtained between experimental and numerical results shows that the model can be used to estimate the average transportation or storage duration for heat-sensitive products under given ambient conditions.; Le travail porte sur l'utilisation des housses isolantes pour assurer la protection thermique de palettes de produits thermo-sensibles transportés lors d'opérations logistiques effectuées dans des conditions ambiantes à température non maîtrisée. La réduction des remontées en température apportée par les housses permet d'envisager le transport de ces produits dans une semi-remorque bâchée non munie de groupes frigorifiques ainsi que leur stockage provisoire sur des quais non réfrigérés. Afin d'évaluer les performances thermiques des housses, les évolutions de température au sein des palettes protégées ont été caractérisées numériquement et expérimentalement. Les expériences ont été effectuées sur une palette individuelle et sur un chargement de palettes dans des conditions à température maîtrisée. Une approche tridimensionnelle a été élaborée avec la méthode des volumes finis sur le code Phoenics. Le modèle prend en considération les caractéristiques thermophysiques des produits, des housses, la disposition des palettes, les conditions ambiantes et le flux solaire. Un bon accord a été observé entre les données numériques et expérimentales et montre que le modèle peut être utilisé pour estimer les temps de séjour qu'il convient de respecter lors de transport des produits sensibles dans des conditions ambiantes.

International audience; The authors have developed a model of coupled heat and mass transport within porous medium (sheet) saturated with an aqueous solution of initial non-zero solute concentration. The novel contribution of the present work is the resolution of the equations for simultaneous heat and mass flows at one of the interfaces for a wide range of temperatures and concentrations. Good agreement was noted between simulated and experimental data. The results presented also underline the fact that this knowledge model helps to clarify our understanding of the interaction mechanisms between heat and mass transport during the immersion freezing process.; Les auteurs ont développé un model de transport couplant la chaleur et la masse dans un milieu poreux saturé avec une solution aqueuse avec une concentration initiale non égale à zéro en soluté. Les travaux présents apportent une nouvelle résolution des équations pour les écoulements simultanés de chaleur et de masse à un des interfaces pour diverses températures et concentrations. Les données simulées et expérimentales concordent. Les résultats présentés soulignent aussi le fait ce modèle de savoir aide à la compréhension des mécanismes d'interaction entre le transport de chaleur et de masse pendant le processus d'immersion réfrigérante.

[Departement_IRSTEA]GEAPA [TR1_IRSTEA]42 - ALITECH / TRANSFRI; International audience; An experimental apparatus putting one face of a water-saturated glass bead bed in contact with a high-concentration (~23% NaCl) aqueous freezant (the other face being insulated thermically and from mass transfer) was constructed to study simultaneous heat and mass transfer at the product/solution interface and within the product more closely than it is possible in real foods. The selected flow allowed uniform heat treatment (constant heat transfer coefficient) over a large part of the product. The apparatus was used to monitor three elements within the product: temperature profiles, NaCl concentration profiles for the liquid phase and freezing and thawing fronts. First results showed that a surface layer of highly impregnated non-frozen product was present at the end of freezing. If the frozen product was left in contact with the refrigerating solution, progressive thawing occurred from the surface inwards ; thawed layer thickness seemed to be a linear function of the square root of time.; Un dispositif expérimental mettant en contact sur une face un lit de billes de verre saturé en eau avec un liquide réfrigérant fortement concentré (~23% en NaCl) a été élaboré, en vue d'étudier plus finement que sur aliments réels, les transferts simultanés de chaleur et de matière prenant place à l'interface liquide/produit et au sein du produit. L'écoulement choisi autorise un traitement thermique uniforme (coefficient d'échange thermique constant) sur une large partie du produit. Le dispositif permet au sein du produit de suivre les profils de température, de concentration en NaCl de la phase liquide et les fronts de congélation et décongélation. Les premiers résultats montrent qu'à l'issue de la congélation, il peut exister une couche superficielle de produit non congelée et fortement imprégnée. Lorsque le produit, une fois congelé, est laissé en contact avec le liquide réfrigérant, une décongélation progressive du produit s'opère à partir de la surface, et semble avancer comme la racine carré du temps.

International audience; Immersion chilling and freezing (ICF) consists of dipping a food material in an aqueous freezant (AF). During ICF, mass transfer (solute, water) arise at the solid/liquid interface before and after thermal equilibrium (denoted respectively the primary and secondary stages). The aim of this work was to assess the evolution of mass transfer against time during the secondary stage. Apple cylinders (height 3 cm, diameter 2 cm, initial temperature 5 degrees C) were soaked in four different AF: a binary monophasic NaCl-water liquid (m(1) = 4.55 mol.kg(-1)), a biphasic mixture (m(1) = 4.25 mol.kg(-1)) obtained from a binary NaCl-water solution, and two ternary NaCl-sucrose-water liquids (m(1) = 4.55 mol.kg(-1) m(1) = 0.5 or 2 mol.kg(-1)). The effect of temperature (-178 -17.4, -5 degrees C), composition and physical state (monophasic/biphasic) of the freezant, and of time duration (6h, 21 d) on mass transfer during the secondary stage were assessed. Results showed that mass transfer was lower over the whole process (stages I and II) when the AF temperature was lower, for example, after 6 h WL and SG were less than 2% of initial material (i.m.) at T-AF = -17.8 degrees C, against more than 7% im. at T-AF = -5 degrees C. The addition of sucrose in the AF led to a subsequent increase in WL (which could be as high as 29% i.m. after 21 d), but did not affect significantly SG levels over 21 d storage. Only the use of a biphasic mixture could limit mass transfer (less than 3.5% i.m, after 21 d).; La congélation par immersion (CPI) consiste à immerger un produit alimentaire dans une solution aqueuse concentrée appelée réfrigérant (AF). Au cours du procédé de CPI, des transferts de matière prennent place à l'interface solide/liquide, ceci avant et après que l'équilibre thermique soit atteint (faisant référence respectivement aux phases primaire et secondaire d'imprégnation). L'objectif de ce travail est de mieux caractériser les cinétiques de transferts de matière au cours de la phase secondaire. Des cylindres de pomme (hauteur 3 cm, diamètre 2 cm, température initiale 5°C) sont immergés dans quatre réfrigérants différents : une solution binaire eau-NaCl à l'état liquide (m1=4.55 mol.kg-1), un mélange biphasique (m1=4.25 mol.kg-1) obtenu à partir d'une solution binaire eau-NaCl, et deux solutions ternaires eau-NaCl-saccharose à l'état liquide (m1=4.55 mol.kg-1, m2=0.5 ou 2mol.kg-1). L'influence de la température (-17.8, -17.4, -5°C), de la composition et de l'état physique (monophasique ou biphasique) du réfrigérant, et de la durée d'immersion (6h, 21 jours) sur les transferts de matière au cours de la phase secondaire a été étudiée. Les résultats montrent que les transferts de matière sont les plus faibles lorsque la température du réfrigérant est la plus basse possible ; par exemple après 6 heures d'immersion les pertes en eau et les gains en sel sont inférieurs à 2%(base humide) pour TAF= -17.8°C, alors qu'ils atteignent plus de 7%(base humide) pour TAF= -5°C. L'ajout de saccharose au réfrigérant provoque une augmentation des pertes en eau du produit (qui peuvent atteindre 29% après 21 jours de stockage), mais n'affecte pas de manière significative le niveau d'imprégnation en sel. Seul le recours à un mélange biphasique (liquide+cristaux de glace) a permis de limiter les transferts de matière ; par exemple, les perte en eau et gain en sel sont inférieurs à 3.5% après 21 jours d'immersion.

International audience; An experimental aerodynamic study was carried out in order to obtain a better understanding of the heterogeneous treatment observed during the forced convection cooling of products conditioned in bins. Velocity and turbulence intensity were measured at different depths inside a bin of spherical products. Airflow was far from being a plug flow: the air was introduced at the centre of the inlet wall and progressively redistributed over the width of the bin, generating two lateral back-mixings. From the fourth row of spheres onwards, the air flowed preferentially in the empty space between the bin in question and the one above, i.e. above the products, and between the products and the bin walls. The turbulence generated behind the products increased turbulence intensity by up to 60%, The study gives a clearer explanation (detailed in Part II) of the heat transfer phenomena observed experimentally. Changes in bin geometry are recommended to improve airflow around the products.; Une étude aérodynamique expérimentale a été effectuée afin d'obtenir une meilleure compréhension concernant le traitement hétérogène observé pendant le refroidissement par convection forcée des produits conditionnés dans des cagettes. La vitesse et l'intensité de turbulence ont été mesurées à différentes profondeurs à l'intérieur d'une cagette remplie de produits sphériques. L'écoulement était loin d'être homogène et de type " écoulement piston" : l'air était introduit par le centre de la paroi d'entrée et il était progressivement redistribué sur la largeur de la cagette, générant deux recirculations latérales. A partir de la quatrième rangée de sphères, l'air s'écoulait préférentiellement dans l'espace vide entre la cagette en question et les sphères placées juste en bas. La turbulence générée derrière les produits s'élevait de 60%. L'étude donne une plus claire explication (détaillée en partie II) sur les phénomènes de transfert de chaleur observés expérimentalement. On recommande des changements dans la géométrie de la cagette dans le but d'améliorer l'écoulement d'air autour des produits.

International audience; Pseudorandom number generation (PRNG) is the main security tool in low-cost passive radio-frequency identification (RFID) technologies, such as EPC Gen2. We present a lightweight PRNG design for low-cost passive RFID tags, named J3Gen. J3Gen is based on a linear feedback shift register (LFSR) configured with multiple feedback polynomials. The polynomials are alternated during the generation of sequences via a physical source of randomness. J3Gen successfully handles the inherent linearity of LFSR based PRNGs and satisfies the statistical requirements imposed by the EPC Gen2 standard. A hardware implementation of J3Gen is presented and evaluated with regard to different design parameters, defining the key-equivalence security and nonlinearity of the design. The results of a SPICE simulation confirm the power-consumption suitability of the proposal.

International audience; The estimation of surface temperature of food products cannot be easily practised by a direct measurement (by contact). Several approaches were proposed by this study : using only an infrared measurement ; using only temperatures measured inside the product (inverse method) ; using at once infrared measurement, internal product temperatures and vapour temperature (identification of the parameters of a simplified transfer model). The estimated results were compared to the experimental values obtained by a flash vapour treatment of a cube of PTFE. In this case, the surface temperature could be measured with a thermocouple applied ot the surface. The last approach gave satisfying results and was used afterwards for the estimation of surface temperature of pieces of meat.; L'estimation de la température de surface de produits alimentaires est quasiment impossible à réaliser par une mesure directe (par contact). Plusieurs approches ont été proposées par cette étude : utiliser uniquement une mesure par infrarouge ; utiliser uniquement des températures internes du produit (méthode inverse) ; utiliser à la fois la mesure par infrarouge, la température interne du produit et la température de vapeur (identification des paramètres du modèle de transfert simplifié). Les résultats du modèle ont été comparés avec les valeurs expérimentales obtenues par un traitement flash à la vapeur de PTFE. Dans ce cas, la mesure par contact de la température de surface est possible à l'aide d'un thermocouple collé à la surface. La dernière approche a donné les meilleurs résultats et elle a été utilisée par la suite pour estimer la température de surface des morceaux de viande.

Drying of carrots in hot air was studied. First, experiments on thin layer drying were carried out by using various air conditions. Then, an equation for carrot drying in a thin layer was developed using an exponential model. Heat and mass balances on air and on product were used to predict their changing characteristics during drying. This model was used to simulate carrot drying in a deep bed. A good agreement between experimental and calculated values was obtained except for the air temperature at the outlet. It was found that the experimental value is lower than the calculated one. This may be due to measurement difficulty and the complexity of several phenomena occurring during drying, which are not taken into account in the model.

This work was carried out in order to study the heat transfer and air flow by natural convection in a domestic refrigerator (without ventilation). Three configurations were investigated: empty refrigerator with and without shelves and loaded refrigerator. Both experimental and numerical approaches were used. Simulations using a CFD software was undertaken supposing a constant evaporator temperature and laminar 3D-flow. Air temperature and velocity fields were shown. It was found, for all cases studied, that the warm zone is located at the top of the refrigerator and the cold zone at the bottom. The air temperature obtained from simulations was compared with the experimental values. Good agreement was obtained particularly at the bottom part of the refrigerator. However, in the cases of empty refrigerator (with and without shelves), the model over predicted the air temperature at the top part. This may relate to the fact that radiation was not taken into account in the model.

Les échangeurs compacts, et parmi eux les échangeurs à mini-canaux, permettent de réduire sensiblement la charge en frigorigène dans les installations frigorifiques. Dans cette étude, un condenseur à mini-canaux en aluminium a été caractérisé expérimentalement. Un outil de simulation complet a été développé, prenant en compte les aspects thermiques, pertes de charge et masse de frigorigène. Les comparaisons entre mesures et prédictions numériques sont satisfaisantes. La corrélation de taux de vide de Hughmark, qui prédit les valeurs de masse les plus élevées, semble le mieux approcher les résultats expérimentaux (écart inférieur à 15 %).

International audience; This paper analyses heat transfer by natural convection in domestic unventilated refrigerators. A literature review of natural convection in an empty cavity, between vertical plates and air, and between a cylinder and air, was conducted in order to gain an insight into the mechanism of heat transfer. A model is proposed in order to quantify heat exchange by convection, conduction and radiation in a typical refrigerator; the predicted mean air temperature and refrigerating capacity are close to the experimental values. Another numerically solved model was carried out in order to estimate the time required to cool warm food which is placed inside the refrigerator. Good agreement was obtained when calculated and experimental temperatures were compared.

The use of two-phase solid-liquid secondary refrigerants (ice-slurries) is an interesting solution for the refrigerating industry, which has to integrate new norms on safety and environmental aspects. However, the dispersed solid phase generator remains expensive and difficult to use. In this work, we study two direct-contact heat transfer methods, which could lead to an economic and optimal ice-slurry technology. These methods are vacuum evaporation and direct injection. This work deals with different aspects related to the sizing of this type of generators. Solid-liquid-vapour equilibria are required for vacuum cooling applications. We evaluated both theoretically and experimentally the ice-liquid-vapour equilibria for aqueous solutions whose use is considered in ice-slurry systems. Moreover, we propose an introduction to the estimation of vacuum evaporation mass flow rate. Regarding direct injection, an important bibliographic review is presented on the evaporation of one fluid in an immiscible medium. We compare this review with our experimental results on direct contact evaporation. This comparison leads to the construction of a simplified model of the evaporator. Finally, some results obtained with a direct injection experimental facility are presented.; L'utilisation des fluides frigoporteurs diphasiques solide-liquide (coulis de glace) est une solution intéressante pour répondre aux nouvelles réglementations sécuritaires et environnementales concernant l'industrie du froid. Toutefois, la question de la production de la phase solide dispersée demeure un inconvénient de ce type de technologie, du fait que le générateur s`avère être coûteux en termes d'investissement et de maintenance. Dans ce travail de thèse, nous étudions deux techniques d'échange par contact direct, qui pourraient permettre d'obtenir une installation moins onéreuse et plus performante. Ces techniques sont l'évaporation sous vide et l'injection directe. Cette étude porte sur le dimensionnement du générateur.Concernant l'évaporation sous vide, nous avons déterminé par le calcul et par l'expérience les courbes d'équilibre glace-liquide-vapeur pour différentes solutions aqueuses susceptibles d'être utilisées dans la production des coulis de glace. Ceci nous a permis de construire des diagrammes mettant en relation la fraction massique en glace et le niveau de pression dans l`évaporateur. Par ailleurs, nous traitons de manière formelle et expérimentale le problème de l'évaluation du débit d'évaporation sous vide des solutions aqueuses. Quant à l'injection directe, qui consiste à injecter le frigorigène dans le mélange frigoporteur, après avoir mené une étude bibliographique assez complète sur l'évaporation d'une goutte dans un milieu non miscible, nous avons évalué expérimentalement les échanges de chaleur entre les deux fluides ce qui nous a permis de construire un modèle simplifié. Nous avons complété ce travail avec quelques expériences effectuées sur un prototype de générateur à injection directe.

Les fluides frigoporteurs diphasiques sont une solution au développement de systèmes frigorifiques à impact réduit sur l`environnement : ils permettent le confinement du frigorigène et leur efficacité énergétique est supérieure aux frigoporteurs monophasiques classiques de par la valorisation de la chaleur latente de fusion du matériau à changement de phase. A partir d`un dispositif expérimental original, on montre que les cristaux d`hydrates de gaz peuvent se former dans des gammes de températures correspondant aux conditions de fonctionnement des frigoporteurs et présentent un potentiel énergétique comparable à celui de la glace.

National audience; Afin de répondre aux questions des consommateurs sur la qualité des produits réfrigérés qu'ils consomment, l'Ania a lancé une étude sur les différents maillons de la chaîne du froid. Cet article rappelle la méthodologie employée et donne les principaux résultats sur ces différents maillons.

National audience; The use of two-phase secondary refrigerants generated by a primary closed refrigeration circuit and transported towards the places of use is a promising solution to the development of refrigeration systems with a reduced impact on the environment. Solid-fluid secondary refrigerants are known for their higher energy efficiency compared to single-phase fluids, due to the additional latent heat of melting of the solid phase. By using a new experimental device, hydrate-ice mixtures are shown to offer a dissociation enthalpy higher than that of ice and so can be used in a wide range of temperatures for refrigeration and air conditioning applications.; Les fluides frigoporteurs diphasiques apportent une solution au développement des systèmes frigorifiques à impact réduit sur l'environnement : ils permettent le confinement du frigorigène au sein de la salle des machines et leur efficacité énergétique est supérieure aux frigoporteurs monophasiques classiques de par la valorisation de la chaleur latente de fusion du matériau à changement de phase. A partir d'un dispositif expérimental original, on montre qu'un mélange formé à partir d'hydrate et de glace présente un potentiel énergétique supérieur à celui de la glace seule et, par conséquent, peut être valorisé dans de larges gammes de températures pour une application en réfrigération secondaire et en climatisation.

National audience; Pour répondre aux attentes des consommateurs, un audit a été réalisé sur tous les maillons de la chaîne du froid de certains produits réfrigérés. Les 314 courbes de températures récoltées représentent plus d'un million de données. Les résultats, reportés dans cet article, ot été présentés fin janvier par l'Ania, lors du salon Traçabilité 2004.

[Departement_IRSTEA]EA [TR1_IRSTEA]TEPSA / ENERFRI; International audience; This article presents a project carried out jointly by the Cemagref and the CEA-GRETh about the design of refrigerating systems at reduced refrigerant load for small plants of the food cold chain. We intend to implement the compact heat exchangers small channel technology. The refrigerant load reduction that it allows will be associated with a good energy efficiency of the whole system, in order to minimise the total environmental impact in term of TEWI.; Cet article présente un projet conduit conjointement par le Cemagref et par le CEA-GRETh sur la conception d`installations frigorifiques à charge réduite pour le secteur du « petit » agroalimentaire. L`objectif est de mettre en oeuvre la technologie des échangeurs compacts à canaux de faible dimension. Il s`agit ainsi d`associer la réduction de la charge en réfrigérant à une bonne efficacité énergétique de l`ensemble de l`installation. Cette approche permet de minimiser l`impact environnemental global en terme de TEWI.

National audience; The model allows the prediction of turbulent fluid flow and heating transfers inside a stack of obstacles, which is considered as a porous media. The heat transfer intensity between fluid and particles is related to the local values of velocity and turbulence intensity. The turbulent kinetic energy is predicted by a transport equation inspired from literature, which can also be used for two-dimensional flow patterns. Model parameters were experimentally identified for a stack of spheres with a void fraction of 34%. Laser anemometer measurements were performed upstream from the stack. Heat transfer coefficients were measured at different positions in the stack and for different flow rates. The standard error between measured and predicted coefficients is 5%.; Le modèle proposé permet de prédire les écoulements turbulents et les transferts thermiques au sein d'un empilement d'objets considéré comme un milieu poreux. Il relie l'intensité des transferts entre le fluide et les objets aux valeurs locales de la vitesse et du taux de turbulence. La variation de l'énergie cinétique turbulente est prédite par une équation de transport inspirée de la littérature et qui est généralisable en plusieurs dimensions. Les paramètres du modèle ont été identifiés expérimentalement pour un empilement de sphères d'un taux de vide de 34%, notamment d'après des mesures par anémométrie laser effectuées à l'aval de l'empilement. L'écart moyen entre les coefficients de transfert prédits et mesurés pour différentes vitesses débitantes et positions dans l'empilement est de 5%.

[Notes_IRSTEA]Convention ADEME-Cemagref n°01 74 085 [Departement_IRSTEA]GEAPA [TR1_IRSTEA]42 - ALITECH / ENERFRI; Ce projet s'intéresse à l'optimisation énergétique d'un nouveau type de système frigorifique équipé d'échangeurs à mini-canaux et à charge réduite en frigorigène. Le secteur d'application visé est celui du " petit agro-alimentaire " mettant en oeuvre des installations frigorifiques de 1 à 15 kW froid et d'architecture simple (évaporateur, compresseur, condenseur, détendeur). La technologie d'échangeurs compacts à mini-canaux correspond à des diamètres hydrauliques compris entre 0,5 et 3 mm, alors que la technologie classique utilisée dans ce secteur d'application correspond à des diamètres de 10 à 14 mm. Le projet a débuté en décembre 2001 et fait l'objet d'un contrat d'une durée de 30 mois entre l'ADEME et le Cemagref. Le travail est conduit en partenariat avec le CEA-GRETh de Grenoble. Le problème est abordé sous plusieurs angles, faisant l'objet des phases I à VII suivantes : I.Etude bibliographique et veille technologique sur le sujet; II.Identification du comportement des échangeurs à mini-canaux grâce à des travaux sur maquettes; III.Réflexion sur l'intégration des échangeurs à mini-canaux au système frigorifique complet; IV.Caractérisation d'un système frigorifique classique dans le but de pouvoir comparer les performances du nouveau système à celle du système frigorifique usuel; V.Réalisation de prototypes d'échangeurs à mini-canaux adaptés à l'application visée. VI.Caractérisation d'un prototype complet d'installation optimisée à mini-canaux; VII.Synthèse des résultats. Ce projet est conduit dans les délais impartis : les phases I, II et IV sont terminées, les phases III et V largement avancées, et les phases VI et VII restent à réaliser. Les principaux résultats ont été : Tester des géométries d'échangeur innovantes pour le domaine d'application visé (condenseur ou évaporateur). Montrer qu'il est possible, grâce à ces nouvelles géométries, de réduire de manière significative le volume interne des échangeurs et par conséquent la masse de frigorigène. Les échangeurs préconisés ne représentent pas un surcoût conséquent. Développer et valider des modèles numériques d'évaporateur et de condenseur. La conception du système complet à mini-canaux a été entreprise sur la base du critère " TEWI " permettant une évaluation globale de l'impact d'un système de réfrigération sur l'environnement. Afin de quantifier le gain lié à cette nouvelle technologie à mini-canaux, les performances de l'installation classique de référence ont été caractérisées au Cemagref. Restent à réaliser d'ici juin 2004 : Compléter la réflexion sur l'optimisation du système frigorifique complet (en cours au Cemagref). Finaliser la réalisation du prototype d'évaporateur à mini-canaux (en cours au GRETh). Développer une installation pilote montrant la faisabilité de ce concept et permettant d'en évaluer les performances par rapport aux installations frigorifiques agro-alimentaires classiques (au Cemagref).

International audience; An isothermal differential high-pressure calorimeter was specifically designed and described in this study. After calibration, the apparatus was validated by measuring the latent heat of ice melting. A good agreement was observed between the experimental results and literature data. The latent heat of gelatin gels at two different dry matter contents (2 and 10% w/w) was measured at sub-zero temperatures and high pressure. The main result showed that the latent heat values were influenced by both the melting temperature and the dry matter content. A decrease of the latent heat of melting of the gels with increasing melting pressure (decreasing of the melting temperature) probably indicated a modification in the ratio of frozenable water in these gels under pressure.

Les empilements de produits alimentaires ne se comportent pas souvent comme un milieu poreux classique. Lors d`un refroidissement à faible vitesse d`air d`un empilement de produits, il faut tenir compte de l`effet du rayonnement et de la conduction entre produits. Une méthode a été mise au point pour quantifier l`importance des différents modes de transfert dans le cas d`un empilement d`objets. Les résultats montrent que les transferts par rayonnement et conduction ne peuvent pas être négligés à faible vitesse d`air. Le coefficient d`échange convectif varie non seulement avec la vitesse mais également avec la position dans l`empilement.

International audience; The present study reports on the numerical and experimental characterisation of airflow generated by a wall jet within a long and empty slot-ventilated enclosure. In the configuration investigated, blowing and outlet sections are placed in the front of the box. This design is extensively used in refrigerated transport. Experiments were carried out on a scale model (1 :3.3) of a trailer. Numerical modelling of airflow was performed using the computational fluid dynamics Fluent code. In this study, a second-moment closure, the Reynolds stress model (RSM) and two-equation turbulence models: the standard k- and a renormalization group (RNG), were tested, contrasted and compared with experimental data. It was demonstrated that only the RSM model enabled detection of the presence and the localisation of separated flow and correctly predicts airflow patterns related to primary and secondary recirculation.

For a few years, new technologies for refrigerating systems tend to reduce emissions of all greenhouse gases. Small channels exchangers take all their interest since they improve the ratio between the exchange surface and the volume. A bibliographical synthesis made it possible to obtain heat transfer pressure drop and void fraction correlations, aiming to determine, for different flow regimes, the refrigerant mass in such an exchanger. The work carried out at the Cemagref consisted in comparing the experimental measurements from an air cooled condenser with rectangular small channels, functioning with R404A, and the results predicted by a program simulating the phenomena in the condenser.; Depuis quelques années, les nouvelles technologies de systèmes frigorifiques tendent à réduire l'émission de gaz à effet de serre. Les échangeurs à mini-canaux prennent alors tout leur intérêt puiqu'ils apportent une nette amélioration du rapport entre la surface d'échange et le volume de fluide frigorigène utilisé. La synthèse bibliographique qui a été réalisée a permis de dégager des corrélations de transferts thermiques, de pertes de charge et de taux de vide, avec pour objectif de déterminer, pour chaque régime de fonctionnement, la masse de fluide présente dans un tel échangeur. Le travail effectué au Cemagref a consisté à mettre en relation les mesures expérimentales menées sur un condenseur à mini-canaux rectangulaires, fonctionnant au R404A, et refroidi par de l'air, et les résultats prédits par le programme mis en place pour la simulation des phénomènes régissant le fonctionnement de ce condenseur.

Afin de répondre aux préoccupations environnementales liées aux rejets grandissants de CO², en partie responsables du réchauffement terrestre, des recherches ont été entreprises depuis plusieurs années sur l'utilisation de l'hydrogène comme carburant pour des véhicules à piles à combustible. En effet, à l'échelle du véhicule, l'hydrogène peut être considéré comme un carburant non polluant, puisque ses fumées d'échappement ne contiennent que de la vapeur d'eau. Le procédé étudié ici est le stockage d'hydrogène par adsorption sur un lit de charbon actif à pression modérée (< 15MPa) et à température ambiante. Pour être envisageable, le réservoir de stockage doit être sûr et économique, la quantité d'hydrogène stockée suffisante et les temps de remplissage relativement courts. Une première étude thermique sur ce mode de stockage concernait l'échauffement du réacteur responsable d'une limitation de la quantité d'hydrogène stockée lors des phases transitoires de charge. Ces travaux ont permis de caractériser un réservoir tendant vers un comportement athermique. Nous présentons ici une étude prédictive des performances massiques d'un réservoir de stockage par adsorption fondée sur l'étude paramétrique d'une expression analytique de la capacité de stockage du lit adsorbant. Une vérification du comportement thermique du réservoir par les résultats obtenus lors de l'étude précédente est parallèlement effectuée afin d'évaluer la perte d'efficacité de stockage liée à l'échauffement du système. Ainsi, associées à un système de stockage thermiquement efficace, les caractéristiques du lit proposées permettent d'envisager sous certaines conditions un réservoir techniquement et économiquement viable.

National audience; Global efficiency of a refrigerating plant can be increased by reducing electric consumption with the same cooling capacity. This can be done by choosing optimal setting values for every actuator. A new approach, based on this principle and first evaluated in laboratory, has been tested on an industrial plant.; L'efficacité globale d'une installation peut être améliorée en diminuant sa consommation énergétique, tout en maintenant une puissance frigorifique constante. Ceci peut être réalisé en choisissant à tout instant la meilleure combinaison de réglage des différents actionneurs. Une nouvelle approche, basée sur ce principe d'abord développée en laboratoire, vient d'être testée sur site, dans une usine agro-alimentaire.

Today, many dynamic models of compression cycles are available in the literature. The most valuable and accurate of them are based on the local description of the physical phenomena in heat exchangers coupled with the modelling of the other components as compressor or expansion valves. The use of this type of model to control refrigerating plants should consistently improve their performances in terms of both refrigerating capacity and energy consumption. Unfortunately, these complex models are not used for real time control of systems because they require large computation duration. This paper presents a way to face this limitation. A global distributed parameter model of a water/water refrigerating unit is described. A reduced model is proposed and consists in a reduced number of ordinary differential equations directly usable for the simulation of the system. In particular the explicit form of the equations shows that the main dynamic characteristic of the two-phase region in the evaporator should be described with a mass balance, which is fundamental for the control of the superheat and, consequently, for the control of the whole system. The reduction procedure is presented as well as the way to apply it for the control of the loop. The complete and the reduced models are compared to experimental values and the improvement of this control algorithm on the energy performances of the installation is discussed.; Bien que l'on dispose de nombreuses connaissances sur la physique des phénomènes intervenant dans le cycle à compression de vapeur, une intégration efficace de ces connaissances dans la démarche de synthèse de contrôleur reste difficile. La description locale des phénomènes physiques mène en effet à des modèles à paramètres distribués des échangeurs, couplés entre eux par les modèles des autres composants de l'installation. Nous proposons dans ce travail une solution possible à cette problématique passant par une approche "réduction de modèle" en choisissant à priori une approche physique plus adaptée au génie des procédés. Le modèle réduit ainsi obtenu est composé d'un nombre réduit d'équations différentielles ordinaires permettant l'utilisation directe en synthèse de contrôleurs, une simulation rapide et une interprétation facilitée des phénomènes physiques. Ce modèle a permis d'obtenir les informations essentielles sur le comportement dynamique et statique du cycle à compression de vapeur. La simplification de la structure du modèle et la formulation explicite des équations a notamment permis une interprétation des sources de non-linéarité du comportement. Une structure de commande basée sur un algorithme de commande prédictive non linéaire est également proposée.

This work was carried out in order to study the heat transfer by natural convection in a domestic refrigerator (without ventilation). Two configurations were investigated: empty refrigerator with and without shelves. Both experimental and numerical approaches were used. Simulations using a CFD software was undertaken supposing a constant evaporator temperature and laminar 3D-flow. Air temperature and velocity fields were shown. It was found that the warm zone is located at the top of the refrigerator and the cold zone at the bottom. The air temperature obtained from simulations was compared with the experimental values. Good agreement was obtained particularly at the bottom part of the refrigerator. However, the model over predicted the air temperature at the top part. This may relate to the fact that the heat transfer by radiation was not taken into account in the model. It was observed that the presence of shelves in the refrigerator contribute to a slight increase of air temperature compared to the one without shelves.; L`objectif de notre travail est de caractériser les champs de température et de vitesse d`air au sein d`un réfrigérateur ménager à froid statique (sans ventilation). Deux configurations ont été étudiées : réfrigérateur vide sans étagères et avec des étagères en verre. Des approches expérimentales et numériques ont été employées. Des simulations en 3D sur un logiciel de mécanique des fluides ont été réalisées en régime laminaire et avec une température constante de l`évaporateur. Des champs de température de l'air et de vitesse ont été comparés. Nous avons constaté l`existence d`une forte hétérogénéité de température dans les deux étudiés : des zones chaudes en haut du réfrigérateur et des zones froides en bas. La température de l'air obtenue à partir des simulations a été comparée avec les valeurs expérimentales. Une bonne concordance a été obtenue sur la partie inférieure du réfrigérateur. Cependant, la température de l`air a été surestimée dans la partie supérieure du réfrigérateur. Ceci peut relier au fait que le transfert thermique par rayonnement n'a pas été pris en considération dans le modèle. Nous avons constaté également que la température moyenne de l`air augmente légèrement dans le cas d`un réfrigérateur équipé d`étagère en verre.

National audience; "The benefit to humanity of the transport of perishable foodstuff under controlled temperature cannot be overstated" usually says F.Billiard, the director of the IIR. This is especially true in Europe where there is a little less than half a million refrigerated vehicles running worldwide. This paper aims to present an overview of this economical sector based on an estimation of the number of vehicles running in this part of the world. It also presents a brief overview of the vehicle's technical characteristics, of the transport's regulation in Europe and gives a short description of some of the latest technical development.; "On ne dira jamais assez à quel point le transport de denrées périssables à température dirigée est utile au bien-être de l'humanité" a l'habitude de dire F.Billard, directeur de l'IIF. Ceci est bien évidemment également vrai pour l'Europe où l'on peut trouver un peu moins de la moitié du million de véhicules frigorifiques circulant dans le monde. L'objectif de cet article est de présenter un panorama de ce secteur économique, basé sur l'estimation du parc de véhicules en circulation dans cette partie du monde. Il propose également un bref aperçu des caractéristiques techniques du parc de véhicules en service, de la réglementation européenne sur les transports et présente succinctement quelques développements technologiques récents.

National audience; This study focuses on the characterisation of temperature profiles of chilled food products and the associated growth of micro-organisms when sold in retail stores and open air markets. The aim is to evaluate the shelf life of groups of food products with respect to microbiological aspects. The chosen products are representative of three groups : delicatessen products, fresh meats and prepared cold pork meats. The first stage of the study consists in recording the temperature profiles of products in retail cabinets during the day and in storage cabinets at night. The second stage aims at reproducing the recorded temperatures profiles in food samples analysed at regular intervals. As a conclusion it is possible to propose a shelf life of two days for delicatessen products and fresh meats and three days for prepared cold pork meats when sold at 7°C and kept at 4°C at night.; Cette étude consiste à suivre l'évolution des températures et la croissance de micro-organismes de produits réfrigérés, lors de leur mise en vente dans des magasins de détail et sur des marchés de plein air. Elle a comme objectif de déterminer, pour chacune des familles de produits, une durée de vie corrélée au développement microbiologique. Les produits sélectionnés sont représentatifs de trois familles : produits traiteurs, viandes et charcuteries. La première phase de l'étude consiste à enregistrer l'évolution des températures des produits dans les meubles de vente, le jour, et dans les chambres de stockage, la nuit. La seconde phase vise à reproduire ces profils thermiques sur des échantillons qui sont soumis régulièrement à des analyses microbiologiques. Les résultats conduisent à envisager une durée de vie égale à deux jours pour les produits traiteurs et les viandes, et trois jours pour les charcuteries, lors d'une vente à 7°C et une conservation la nuit à 4°C.

Extensive use of refrigerants is known as a polluting factor for environment because of its impact on the ozone layer and of its greenhouse effect. So nowadays, many researches are led in order to reduce the refrigerant charge in refrigerating systems. One of those research ways is the use of small channel heat exchangers that contain less refrigerant than usual ones. Therefore, a test facility was designed and achieved. It integrates an air conditioning small channel condenser (1,34 mm hydraulic diameter) with cross-flow technology. The measurement device allows to establish accurate power balances and to visualize thermal condensation profiles thanks to an infra-red camera and a thermocouple net disposed on the condenser fins. A great heterogeneity was noticed in the refrigerant flow distribution through the small channels. Based on a rapid bibliographical work of some of the most important recent studies, a numerical model was performed to simulate the small channel condenser performances, using various correlations developed for traditional large tubes as well as specific correlations for small channel tubes. The numerical results are compared with experimental data obtained for several flow regimes. The results show that the thermal performances can be simulated in a very satisfactory way using the available correlations, although none of them was initially obtained for R404A condensation in small channels.; L'ample utilisation des fluides frigorigènes est reconnue comme l'un des facteurs polluants pour l'environnement en raison de son impact sur la couche d'ozone et de son effet de serre. Ainsi, beaucoup d'études sont conduites dans le but de réduire la masse de frigorigène dans les systèmes frigorifiques. L'un de ces axes de recherche est l'utilisation d'échangeurs à mini-canaux qui contiennent beaucoup moins de frigorigène que les échangeurs usuels. Un dispositif expérimental a été conçu et réalisé dans ce but. Il comprend un condenseur de climatisation automobile ; il s'agit d'un échangeur à mini-canaux (diamètre hydraulique 1,34mm) à courants croisés de frigorigène R404A et d'air. Le système de mesure permet d'établir des bilans énergétiques précis et permet également de visualiser des profils thermiques de condensation grâce à une caméra infra-rouge et à un réseau de thermocouples disposés entre les ailettes du condenseur (en contact avec les mini-canaux). Une importante hétérogénéité a été observée dans la distribution entre les différentes réglettes de mini-canaux en parallèle au sein d'une même passe. Basé sur une rapide revue bibliographique de quelques travaux récents les plus marquants, un modèle numérique a été développé pour simuler les performances thermiques d'un condenseur à mini-canaux, en utilisant différentes corrélations soit développées pour les tubes larges, soit développées spécifiquement pour les mini-canaux. Les résultats numériques sont comparés avec les données expérimentales obtenues pour plusieurs régimes de fonctionnement. Les résultats montrent que les performances thermiques peuvent être simulées de manière très satisfaisante en s'appuyant sur les corrélations disponibles dans la littérature, bien qu'aucune n'ait encore été obtenue pour la condensation du R404A dans des mini-canaux.

National audience; Cette enquête, réalisée sur 2001-2002 dans 94 départements, a donné lieu à 39 391 mesures de températures et à la visite de 2 646 points de vente. Globalement, les résultats sont stables par rapport aux relevés de 2000. Au stade de la vente, le taux de non-conformité de l'ensemble des 4 catégories de produits (réfrigérés à conserver à 4°C et à 8°C, surgelés et glaces) est de 7,3%, en baisse de 0,7 point par rapport aux résultats de l'année 2000. Le respect des températures des denrées conservées entre 0° et 4°C reste un point préoccupant, puisque le taux de non-conformité s'établit à 12,1%, bien qu'une légère amélioration soit consatée. Ces constatations, auxquelles s'ajoute une insuffisance ou une absence d'auto-contrôle, ont conduit à l'établissement de 643 avertissements et 279 procès-verbaux dont 16 à caractère délictueux.

National audience; This paper presents a detailed calculation model able to evaluate and compare the technical and economic aspects of different freezing techniques (immersion, air blast and cryomechanical freezing). This model relies on both established thermodynamic rules and also on an expert study of the specific technical parameters of the freezing techniques with respect to the product behaviour. It provides a detailed stage-by-stage overview of the effective costs : investment costs, operational costs (human resource costs) and specific costs of each process (such as brine regeneration and cryogen loss). The results are in good agreement with existing data, and complete them.

National audience; In order to solve environmental problems linked to the depletion of fossil fuel reserves and to the emission of greenhouse-effect gases, works have been carried out for several years on hydrogen used as a fuel and fuel cell vehicles. In fact, hydrogen can be considered as a clean fuel because exhaust fumes of hydrogen fuel-cell vehicles only contain water steam. However, it is necessary to review our current knowledge, in particular of hydrogen storage tanks which must be safe, compact, and economically viable and of fuel cells which must be efficient systems. The objective of the present work is to provide main data on fuel cell operation and on hydrogen storage systems.; Pour répondre aux préoccupations environnementales liées à la pollution de l'air, en particulier au rejet de gaz à effet de serre, des recherches ont été menées depuis plusieurs années sur l'utilisation de l'hydrogène comme carburant pour des véhicules à piles à combustible. L'hydrogène peut en effet être considéré comme un carburant non polluant, puisque les fumées d'échappement des véhicules à piles à combustible et à hydrogène ne contiennent que de la vapeur d'eau. Cependant, les modes de stockage de l'hydrogène doivent être sûrs, peu encombrants et économiques. Quant aux piles à combustible, un certain nombre de mises au point s'avèrent nécessaires. L'objectif de cet article est de présenter de manière simple le principe de fonctionnement des piles à combustible et les différentes méthodes de stockage de l'hydrogène utilisé comme carburant.

Un modèle a été proposé pour tenir compte des transferts thermiques transitoires dans les empilements de produits alimentaires en convection naturelle. Il sera prochainement confronté à des expérimentations. Il tient compte de la conduction au sein des produits et de la convection en surface avec le fluide, il pourra être amélioré en tenant compte également de la conduction et du rayonnement entre les produits.

An experimental device using a differential thermal method coupled with a calibrated gas injection has been designed to characterize the conditions of gas hydrate formation and phase changes in aqueous solutions. The apparatus has been tested to determine the equilibrium of carbon dioxide hydrates between 273 and 281 K with a CO² pressure range between 1,4 and 3,2 MPa in various solutions : pure H²O, H²O-(11wt%) ethanol and H²O-(11wt%) glycerol. The set-up has also been used to determine CO² solubilities in aqueous solutions which are data required for hydrate equilibrium understanding. Therefore, results presented in this work constitute a first stage of CO² hydrate characterization.; Un dispositif expérimental basé sur une méthode thermique différentielle couplée avec un système d'injection calibrée de gaz a été réalisé afin de caractériser les conditions de formation d'hydrates de gaz et de changements de phase en solution aqueuse. L'appareillage a été testé pour déterminer l'équilibre d'hydrates de dioxyde de carbone entre 273 et 281 K avec une gamme de pression de CO² comprise entre 1,4 et 3,2 MPa pour différentes solutions : H²O pur, H²O-Ethanol (11% en masse) et H²O-Glycérol (11% en masse). Le dispositif a également été utilisé pour déterminer des solubilités de CO² en solutions aqueuses qui représentent des données nécessaires à la compréhension des équilibres d'hydrates. Par conséquent, les résultats présentés dans ce papier constituent une première étape de caractérisation d'hydrates de CO².

International audience; We propose a one-equation model for two-dimensional turbulent flow through porous media. The momentum equation is derived from the space averaging of Navier-Stokes equations, leading to the so-called Darcy-Forchheimer equations. In the turbulent kinetic energy transport equation, the production term is assumed to be proportional to the cube of velocity. The dissipation term is not estimated with a transport equation, it is explicitly given by a law involving turbulent kinetic energy and velocity. The model requires only four experimentally determined parameters. The local Nusselt number was correlated to local Reynolds number, and to local turbulence intensity. Good agreement between the simulated and the experimental local Nusselt number is obtained.; Un modèle d'écoulement turbulent à une équation a été proposé pour simuler l'écoulement bi-directionnel en milieu poreux constitué de sphères. L'équation de quantité de mouvement (ou équation de Darcy-Forchheimer) est obtenue à partir de la moyenne spatiale des équations de Navier-Stokes. Dans l'équation de transport de l'énergie cinétique turbulente, le terme de production est supposé proportionnel au cube de la vitesse. Le terme de dissipation de cette équation n'est pas estimé par une équation de transport mais est donné en fonction de la vitesse et de l'énergie cinétique turbulente. Le modèle ne comporte que quatre paramètres qui sont déterminés par voie expérimentale. On établit ensuite une corrélation entre le nombre de Nusselt local, le nombre de Reynolds et le taux de turbulence. Un bon accord est obtenu entre les résultats expérimentaux et les résultats numériques.

National audience; Les auteurs ont mené une étude comparative du fonctionnement en laboratoire de deux réfrigérateurs équipés d'un système de ventilation. Fonctionnant à vide puis avec chargement normalisé, dans une cellule respectant la norme européenne, les deux appareils ont été testés simultanément. Malgré la présence de ventilation, la température d'air dans l'enceinte peut varier entre 4 et 8°C. Le réglage du thermostat joue une rôle important. Plus le réfrigérateur est chargé, plus la température du produit est élevée, mais moins au centre qu'en périphérie. Il y a peu d'influence du taux de chargement sur la consommation électrique. Par contre, celle de la température ambiante est primordiale : la place du réfrigérateur doit être bien choisie.

[Departement_IRSTEA]GEAPA [TR1_IRSTEA]42 - ALITECH / ENERFRI; National audience; This article presents a project carried out jointly by the Cemagref and the CEA-GRETh about the design of refrigerating systems at reduced refrigerant load for small plants of the food cold chain. We intend to implement the compact heat exchangers small channel technology. The refrigerant load reduction that it allows will be associated with a good energy efficiency of the whole system, in order to minimise the total environmental impact in Tewi terms.; Cet article présente un projet conduit conjointement par le Cemagref et par le CEA-GRETh sur la conception d'installations frigorifiques à charge réduite pour le secteur du "petit" agroalimentaire. L'objectif est de mettre en oeuvre la technologie des échangeurs compacts à canaux de faible dimension. Il s'agit ainsi d'associer la réduction de la charge en frigorigène à une bonne efficacité énergétique de l'ensemble de l'installation. Cette approche permet de minimiser l'impact environnemental global en termes de Tewi.

International audience; Control of food processes inving vapour compression cycles as actuators is often a difficult task : indeed this particular device is itself a complex process including coupled unit operations as evaporation, compression, condensation and expansion. Nevertheless, an accurate control of heat transfer rate is often essential for global quality of product and stability of flow in exchangers. Moreover a number of vapour compression systems are already equipped with variable speed-compressors and fans. However, due to lack of knowledge about the dynamic behaviour of these systems, the industry has not taken full advantage of these variable devices to get substantial control performance improvement. This paper presents a lumped-parameter model for describing the dynamics of vapour compression cycles. Based on moving-boundary approach for the description of two-phase/single phase interface inside the heat exchangers, this low-order model composed of only ordinary differential equations can be highly used for design of control strategies. This model has been validated on an experimental device and a good agreement between measurements and computed data has been found. Use of this model in food process control design is discussed.; Le contrôle d'un procédé alimentaire mettant en oeuvre un cycle à compression de vapeur en tant qu'actionneur est souvent une tâche difficile : en effet ce système est lui-même un procédé complexe incluant des opérations unitaires telles que l'évaporation, la compression, la condensation et la détente. Pourtant, un contrôle précis du transfert de chaleur est souvent essentiel pour la qualité globale du produit et la stabilité de l'écoulement dans les échangeurs. De plus, de nombreux systèmes à compression de vapeur sont d'ores et déjà équipés de compresseurs et ventilateurs à vitesse variable. Cependant, probablement du fait du manque de connaissance sur le comportement dynamique de ces systèmes, l'industrie exploite peu le potentiel de ces appareils à vitesse variable pour améliorer de manière significative les performances par le contrôle commande. Ce papier présente un modèle décrivant le comportement dynamique des cycles à compression de vapeur. Basé sur une approche à frontière mobile pour la description de l'interface diphasique-monophasique à l'intérieur des échangeurs, ce modèle d'ordre réduit composé uniquement d'équations différentielles ordinaires peut être d'une grande utilité pour la conception de stratégies de contrôle. Ce modèle a été validé sur un dispositif expérimental et un bon accord entre les mesures et les données calculées a été constaté. L'usage de ce modèle dans la conception de contrôleurs en agroalimentaire est également discuté.

Cet article présente l'étude expérimentale d'un condenseur à mini-canaux (Dh=1,35mm) au R404A ainsi que la modélisation thermique et hydraulique de cet échangeur. Les résultats montrent que les performances thermiques peuvent être simulées de manière satisfaisante en s'appuyant sur les corrélations disponibles dans la littérature. Les pertes de charges entrée-sortie échangeur mesurées ont été comparées aux calculs. Une bonne adéquation a également été constatée.

Ce travail réalisé dans le cadre du programme Aliment Demain du Ministère d'Agriculture, a pour but d'étudier les fluctuations de température des produits réfrigérés dans la chaîne du froid. Des pizzas réfrigérées ont été étudiées car c'est un produit de grande consommation et le lardon, un ingrédient de la garniture, peut présenter des risques de contamination par Listeria. Un modèle thermique a été développé en tenant compte des transferts par conduction au sein du produit, par convection entre l'air et sa surface et par rayonnement. Une expérimentation de suivi de température des pizzas conditionnées dans un carton a été réalisée en laboratoire dans des conditions ambiantes bien maîtrisées. Ce résultat a permis la validation du modèle. Le modèle a été utilisé pour simuler la température du produit en palette pendant le transport, le stockage en chambre froide et le chargement/déchargement. Un bon accord a été trouvé entre les résultats de simulation et ceux obtenus sur le terrain.; This study was carried out in the frame work of " Aliment Demain " of the French Ministry of Agriculture. The objective was to evaluate the temperature fluctuations of refrigerated products in the cold chain. Refrigerated pizzas were studied since it is largely consumed and the ham, an ingredient of garnishing can present the risk of Listeria contamination. A heat transfer model was developed taking into account the conduction in the product, convection between air and product surface and radiation. A laboratory experiment of temperature monitoring was carried out on pizzas in a carton placed in controlled ambient conditions. The result allowed to the model validation. The model was then used to simulate product temperature in palette during transport, cold room storage, loading/unloading. A good agreement between the field experimental result and modelling results were obtained.

National audience; This work is in keeping with a research activity led by the Cemagref aiming to optimise systems of air distribution in refrigerated vehicles in order to decrease the temperature scattering within the loading. The goal of this article is the development of a simplified model of air flows inside a vehicle loaded with pallets, while assimilating them to those of an hydraulic network. The experiments have been performed on a reduced model to the scale 1:3.3 of a tractor-trailer. Moreover, numerical simulations of air flows are achieved on the software Fluent. Results of the simplified model present a good qualitative agreement with the applied and numerical data.; Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une activité de recherche menée par le Cemagref visant à optimiser les systèmes de distribution d'air dans les véhicules frigorifiques afin de diminuer la dispersion de température au sein du chargement. Cette étude a pour objet l'élaboration d'un modèle simplifié des écoulements d'air au sein d'un véhicule frigorifique chargé de palettes, en les assimilant à ceux d'un réseau maillé hydraulique. L'approche expérimentale est effectuée sur une maquette aéraulique à l'échelle 1/3,3 d'une semi-remorque frigorifique. Par ailleurs, des simulations numériques des écoulements sont réalisées sur le logiciel Fluent. Les résultats du modèle simplifié présentent un bon accord qualitatif avec les données expérimentales et numériques.

National audience; After a short introduction presenting the biphasic secondary refrigerant, this article presents the problematic of measuring the ice fraction in ice slurries. The different approaches for designing an ice fraction sensor and the physical principles involved (thermodynamics, optic,...) are presented. Moreover, the industrial aspect of such a sensor is also taken into account. Then, the development of an accurate and reliable sensor is not easy because of the properties of ice slurries, i.e. their biphasic characteristics.; Après une introduction sur les familles de frigoporteurs diphasiques, cet article pose la problématique de la mesure de concentration en glace dans les coulis de glace. Les différentes approches pour le développement d'un capteur et les principes physiques à mettre en oeuvre (thermodynamique, optique,...) sont présentés. De plus, l'aspect nécessairement industriel d'un tel capteur et ses implications sont prises en compte. Il en ressort que la mise au point d'un capteur de concentration en glace fiable n'est pas aisée, en raison des propriétés intrinsèques des coulis de glace et en particulier de leur caractéristique diphasique.

Calorimetry is a very versatile technique used to study phase change or reactions of any material. This paper presents a calorimeter which has been designed for studying phase change at elevated pressure. Its originality lies in that a pressure scan is realised at constant temperature. A differential calorimeter head was used with two cells made of stainless steel. Pentane was used as a pressurisation fluid. A high pressure pump driven by a step motor permits to obtain constant pressurisation or depressurisation rates. Data on the latent heat of pure water at −5°C, −10°C and −15°C are proposed. Some statements on the behaviour of the sample of water during the peak are presented and are discussed. Results were within 3% of the existing data from the literature.

National audience; The present article reports a global visit of techniques installations (air conditioner, refrigerating, electrical installations...) of the European hospital Georges Pompidou proposed by the regional section Ile de France of AFF for their adherent in February 2002.; Le présent article rend compte d'une visite de l'ensemble des installations techniques (climatiques, frigorifiques, électriques...) de l'hôpital Européen Georges Pompidou proposée par la section régionale Ile de France de l'AFF pour ses adhérents en février 2002.

Although the knowledge of the governing physical phenomena could be used for an efficient design of controllers, this remains difficult. Indeed, local description of the physical phenomena leads to distributed parameters models of the exchangers coupled with other components of the refrigerating machine. We propose in this work a possible answer to this problem with a "model reduction" approach based on a physical analysis, more adapted to processes engineering. Final reduced model is composed of limited number of ordinary differential equations allowing to be used directly in controllers design. Such a reduced model allows a fast simulation and a facilitated understanding of physical phenomena. The explicit form of the equation shows that the main dynamic phenomenon characterizing variations in the two phase length of the evaporator can be described mainly by the mass balance. A behavior with non-minimum of phase of evaporator superheat was also highlighted and constitutes an essential information for the synthesis of regulators. An application to control shows t he ability of this kind of model to deliver essential information on the dynamic and static behavior of the vapor compression cycle. The simpler structure of the model and the explicit formulation of the equations allow an interpretation of the sources of non-linearity of the behavior and instability observed of evaporator superheat under certain conditions. Recommendations are thus made for the synthesis of controllers. A hierarchical structure of controllers, based on a principle of predictive nonlinear control coupling energy optimization of the system and regulation of the fast dynamics is also proposed. This allows an optimal determination of the trajectories of the process with a criterion combining control of the refrigerating power and minimization of electric consumption.; Bien que l'on dispose de nombreuses connaissances sur la physique des phénomènes intervenant dans le cycle à compression de vapeur, une intégration efficace de ces connaissances dans la démarche de synthèse de contrôleur reste difficile. La description locale des phénomènes physiques mène en effet à des modèles à paramètres distribués des échangeurs, couplés entre eux par les modèles des autres composants de l'installation. Nous proposons dans ce travail une solution possible à cette problématique passant par une approche "réduction de modèle" en choisissant à priori une approche physique plus adaptée au génie des procédés. Le modèle réduit ainsi obtenu est composé d'un nombre réduit d'équations différentielles ordinaires permettant l'utilisation directe en synthèse de contrôleurs, une simulation rapide et une interprétation facilitée des phénomènes physiques. La forme explicite des équations permet notament de montrer que le phénomène dynamique principal caractérisant la variation de la longueur diphasique de l'évaporateur peut être décrit en grande partie par le bilan de masse. Une application au contrôle-commande permet de montrer l'aptitude de ce type de modèle à fournir les informations essentielles sur le comportement dynamique et statique du cycle à compression de vapeur. La simplification de la structure du modèle et la formulation explicite des équations permettent une interprétation des sources de non-linéarité du comportement et de l'instabilité observée de la surchauffe dans certaines conditions. Des recommandations sont ainsi formulées pour la synthèse de contrôleurs. Une structure de commande hiérarchisée, basée sur un algorithme de commande prédictive non linéaire couplant optimisation énergétique du système et régulation des dynamiques rapides est également proposée.