Impact du cisaillement liquide-vapeur sur un écoulement diphasique à film tombant dans un échangeur de chaleur à plaques d’une machine à absorption NH3/H2O

Ces dernières années, la demande croissante de refroidissement, principalement due à l’augmentation des températures estivales, a été un défi majeur, comme le souligne l’Agence internationale de l’énergie (AIE). Les climatiseurs traditionnels à compression mécanique ont été la solution privilégiée pour répondre à cette demande, au prix d’une consommation d’électricité élevée. En réponse, les machines à absorption se sont positionnées comme une solution alternative, utilisant des sources de chaleur durables telles que l’énergie solaire ou la chaleur fatale industrielle. Cette étude s’inscrit dans le cadre du développement de machines à absorption compactes qui intègrent des échangeurs de chaleur à plaques. Un premier modèle a été développé permettant de décrire les transferts de masse et de chaleur en présence d’échangeurs à plaques et films ruisselant implantés dans les machines à absorption NH3/H2O, lorsque les interactions hydrodynamiques entre les films et l’écoulement vapeur peuvent être considérées comme négligeables. Nous proposons, dans le cadre de cette étude, d’intégrer les interactions hydrodynamiques dans le modèle pour le dimensionnement d’échangeurs compacts. Un nouveau modèle analytique a été développé à cette fin. Ce modèle permet de prendre en compte l’impact du cisaillement et des perturbations interfaciales dans le calcul de l’épaisseur de film moyen. Il permet également d’estimer les conditions d’apparition de l’engorgement. Ce modèle analytique a été intégré au modèle de transfert de chaleur et de masse précédemment développé et appliqué à deux composants de la machine : le désorbeur et l’absorbeur. Les résultats de l’étude démontrent que l’augmentation de la compacité a peu d’effet sur les coefficients de transfert. Les conditions d’apparition de l’engorgement prédites par le modèle sont comparées à différentes corrélations de la littérature.