Optimisation des Aéroréfrigérants dans les Usines de GNL : Amélioration des Performances par Aspersion Directe d’Eau

La consommation énergétique mondiale a connu une croissance significative au cours des dernières décennies. Parmi les sources d’énergie, le gaz naturel liquéfié (GNL) a pris une place de plus en plus importante, jusqu’à devenir une composante clé du mix énergétique. Occupant environ 600 fois moins de volume qu’en phase gazeuse, le GNL peut être transporté sur de longues distances, ce qui permet de relier facilement les sites de productions aux marchés de consommation.

Une usine GNL est une immense machine thermique ou l’échange de chaleur entre fluide procédés et environnement est crucial. Une des solutions classiquement utilisées pour dissiper la chaleur est l’utilisation d’aéroréfrigérants. Cet échangeur offre l’avantage d’être peu onéreux, mais a une emprise au sol importante. Une méthode d’optimisation consiste à exploiter la chaleur latente de vaporisation de l’eau afin d’améliorer les performances des aéroréfrigérants. Pour ce faire, classiquement, de l’eau est pulvérisée dans l’air en amont du faisceau de tubes, ce qui permet de réduire la température de l’air par refroidissement adiabatique. Nous proposons une solution dans laquelle l’eau est directement en contact avec le tube augmentant l’efficacité de la solution et/ou 100% de l’eau est évaporé sans système de recirculation.

Dans cet article, l’étude vise à quantifier l’effet des transferts de chaleur et de masse d’eau sur la performance des aéroréfrigérants. L’approche adoptée consiste à mieux appréhender les phénomènes physiques mis en jeu. Dans un premier temps, un dispositif expérimental a été développé en vue de reproduire le fonctionnement d’un aéroréfrigérant à l’échelle laboratoire pour mieux appréhender l’effet de l’aspersion d’eau sur les tubes et l’augmentation des performances. Dans un second temps, un modèle CFD a été développé en vue de prédire le gain en performance de l’aéroréfrigérant humidifié. Les résultats numériques se sont révélés être en accord avec les données expérimentales.

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