Nouveau concept pompe à chaleur

[raymon]

Sur agoravox j'ai vu ce nouveau concept de pompe à chaleur, pourriez vous me dire ce que vous en pensez?

http://www.agoravox.fr/actualites/techn ... che-130895
Pompe à chaleur à dissolution et cristallisation.
L'idée ci-dessous a fait l'objet d'une publication par l'intermédiaire de researchdisclosure sous le n° 581002 : elle fait donc partie du domaine publique et est accessible à toute personne souhaitant réaliser un prototype pour déterminer le coefficient de performance et l'optimiser.

1. INTRODUCTION.

Les pompes à chaleur existantes (à compression ou à absorption) utilisent la compression (mécanique ou thermique) d’une vapeur ou d’un gaz, ce qui implique une quantité importante d’énergie à fournir au système (sous forme d’électricité ou de chaleur).

Au contraire, un système à dissolution et cristallisation d’un solide dans un liquide n’utilisant pas de phase vapeur, demande moins d’énergie à fournir et il en résulte un coefficient de performance plus élevé.

2. CONDITIONS DE BASE ET CHOIX DU SOLUTE ET DU SOLVANT.

a) Le cas examiné est celui où la dissolution est exothermique et où la solubilité augmente avec la température : comme exemple, la dissolution de la soude caustique (NaOH) dans l’eau remplit ces conditions et dégage une importante quantité de chaleur.

b) Par analogie, le cas où la dissolution est endothermique peut être examiné mutatis mutandis.

c) D’autre part, le raisonnement suivant se base sur une seule cuve, mais on peut imaginer deux cuves, l’une pour la dissolution, l’autre pour la cristallisation, une vis d’Archimède reliant les deux cuves au fond de celles-ci, permettant le déplacement de NaOH solide de la cuve à cristallisation vers la cuve à dissolution.

d) Un vortex dans la zone de dissolution et un hydrocyclone dans la zone de cristallisation en amont du filtre paraissent indispensables.

e) L’ajout d’un composé abaissant le point de congélation peut s’avérer utile, de même que tout moyen permettant de diminuer la viscosité.

3. DESCRIPTION.

L'ensemble est constitué d'une cuve parcourue, du bas vers le haut, par une solution aqueuse de NaOH, la circulation étant assurée par une pompe (figure 1).

Je n'arrive pas a poster le plan

La solution pauvre, après avoir été préchauffée (A), entre par le bas de la cuve, où elle s'enrichit en NaOH (agitateur et NaOH en excès) avec augmentation de la température (B), (la dissolution de NaOH est exothermique et la solubilité augmente quand la température augmente).

Après apport de calories à la source chaude (C), cette solution riche préchauffe la solution pauvre, se refroidit (D) et entre dans la zone de cristallisation où elle s'appauvrit en NaOH avec baisse de la température (la cristallisation est endothermique et la solubilité diminue quand la température diminue).

Après apport de calories de la source froide, elle passe à travers un filtre qui retient les cristaux formés (E).

Ce filtre doit permettre à la solution pauvre de conserver sa concentration en NaOH et donc sa température froide, pour assurer le refroidissement de la solution riche et le début de la cristallisation.

Il est possible que ce filtre ne soit pas indispensable : des essais effectués à différents débits permettront de le préciser.

Une rampe de pulvérisation tournant autour de l'axe de la cuve permettrait de nettoyer le filtre en continu : elle serait approvisionnée soit en solution pauvre (éventuellement réchauffée pour diminuer la viscosité au niveau du filtre), soit en air provenant du haut de la cuve (permet aussi de diminuer la viscosité sous certaines conditions).

Le contrôle des débits d’échange avec la source chaude et la source froide et du débit à l’intérieur de la cuve doit permettre d’assurer la régulation de l’ensemble.

4. EXEMPLE.

En se basant sur les données suivantes (figure 2) :


- t° supérieure du cycle : 80 °C,
- t° inférieure : - 20 °C,

- proportion massique :
- 20% pour la solution pauvre, soit : 0,250 Kg NaOH par Kg d’eau,
- 40% pour la solution riche, soit : 0,667 Kg NaOH par Kg d’eau,
- quantité de NaOH dissous (ou cristallisé) : 0,417 Kg NaOH par Kg d’eau,
- enthalpie moyenne de dissolution de NaOH : - 37 KJ/mole, soit : 925 KJ/Kg,
- enthalpie de la solution calculée suivant : i = 4,19 x m x t,
- t(D) : 17 °C.


1. La chaleur dégagée par la dissolution sert à chauffer la solution de A à B :

Par Kg de solvant (eau) :
0,417 x 925 = 4,19 x 1,667 x 80 – 4,19 x 1,250 x t(A),

D’où t(A) = 33 °C.

2. Après échange avec la source chaude, la chaleur (de C à D) restante sert à préchauffer la solution pauvre (de E à A) :

4,19 x 1,667 x t(C) – 4,19 x 1,667 x 17 = 4,19 x 1,250 x 33 – 4,19 x 1,250 x (- 20).

D’où t(C) = 57°C.

3. Quantité de chaleur échangée avec la source chaude : de B à C :
4,19 x 1,667 x 80 – 4,19 x 1,667 x 57 = 160,65 KJ par Kg d’eau.


En prenant comme exemple :
- diamètre intérieure de la cuve = 50 cm,
- section = 3,14 x 2,5 x 2,5 = 19,625 dm²,
- installation de chauffage de 125.000 KJ / hr.

Débit de solution riche par heure : (125.000 / 160,65) x 1,667 = 1.297 Kg / hr,
soit environ 900 litres de solution par heure ou 15 litres par minute,
soit une vitesse dans la cuve (dans les zones sans échangeur) d’environ 8 cm par minute, qui serait donc la vitesse à l’entrée du filtre, suffisamment lente pour limiter cette principale source de perte de charge.

[Did67]

Pas tout jeune, l'idée. Voir ce texte du début des années 80 :

http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00 ... _245_0.pdf

[raymon]

Oui en effet cela date un peu, mais en sais tu un peu plus, pense tu que le système peu fonctionner?

Apparement il cherche des gens voulant essayer de reproduire le système.

J'ai donc envoyé, par courrier électronique et par courrier normal, l'adresse de mon blog à des chercheurs et responsables dans le domaine concerné.
Je n'ai obtenu qu'une seule réponse : un professeur, dans une université, qui expliquait que tous les programmes de recherche avaient été distribués, mais qu'il pourrait, éventuellement, demander à un étudiant, comme sujet de thèse, l'étude de la cristallisation dans le cas visé.
Aucune suite, à ce jour, n'a été donnée ; je n'ai pas insisté, considérant qu'il faut un minimum de motivation.

Je me permets de vous mettre à contribution : si vous connaissez un chercheur ou un responsable ou un professeur dans le domaine concerné, pourriez-vous lui demander s'il trouve l'idée intéressante ?
Merci pour votre éventuelle participation.

[chatelot16]

Les pompes à chaleur existantes (à compression ou à absorption) utilisent la compression (mécanique ou thermique) d’une vapeur ou d’un gaz, ce qui implique une quantité importante d’énergie à fournir au système (sous forme d’électricité ou de chaleur).

Au contraire, un système à dissolution et cristallisation d’un solide dans un liquide n’utilisant pas de phase vapeur, demande moins d’énergie à fournir et il en résulte un coefficient de performance plus élevé.

grosse erreur dès le debut : le cop maximum d'une pompe a chaleur est parfaitement defini par carnot : uniquement defini par la temperature froide ou chaude

le systeme a compression permet d'approcher très près du maximum theorique si on y met les moyen ... les pompes a chaleur du commerce actuel ne font que la moitié ou le tiers du maximum theorique ... ont peut faire beaucoup mieux avec des compresseur meilleur et de echangeurs plus gros

je ne suis pas convaincu qu'un systeme a dissolution de sel soit meilleur par principe : montrez nous des resultats obtenu

[raymon]

le systeme a compression permet d'approcher très près du maximum theorique si on y met les moyen ... les pompes a chaleur du commerce actuel ne font que la moitié ou le tiers du maximum theorique ... ont peut faire beaucoup mieux avec des compresseur meilleur et de echangeurs plus gros

je suis assez d'accord je viens d'installer une clim reversible toshiba qui a un compresseur a 2 étages donc une surface très importante lorsque une seule partie du compresseur fonctionne en ce moment elle consomme 250 w instantané sa puissance est de 4kw crète.

je ne suis pas convaincu qu'un systeme a dissolution de sel soit meilleur par principe : montrez nous des resultats obtenu

C'était une question, je trouve l'idée intéressante c'est vrai qu'une pompe de circulateur consomme beaucoup moins qu'un compresseur.