Gazéification du GNL par cycle de Brayton associé à une boucle caloportrice et une pompe à chaleur

Doctoral thesis French OPEN
Hadid , Zoheir;
(2012)
  • Publisher: HAL CCSD
  • Subject: Pompe à chaleur | Heat pump | LNG | GNL | [ SPI.OTHER ] Engineering Sciences [physics]/Other | Heat transfer fluid | Caloporteur | Re-gazéification | [SPI.OTHER]Engineering Sciences [physics]/Other | Brayton cycle | Re-gaseification | Cycle Brayton

The market of liquefied natural gas (LNG) is growing and presents the advantage of diversifying supplies. The LNG is fed at a temperature of -162°C and at atmospheric pressure. The main objective of the thesis aims at the valorization of the LNG exergy during its gasifi... View more
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    1. Etat de l'art de la gazéification du GNL......................................................................... 5 1.1. La vaporisation par combustion submergée (SCV) .......................................................6 1.1.1. Description du procédé.............................................................................................6 1.1.2. Consommation énergétique de la SCV et son impact sur l'environnement ...7 1.1.3. Les avantages de la SCV....................................................................................7 1.2. La vaporisation par échange de chaleur avec l'eau de mer (ORV)...............................7 1.2.1. Description générale de l'ORV ............................................................................7 1.2.2. L'impact environnemental de l'ORV....................................................................8 1.2.3. Avantages de l'ORV..................................................................................................8 1.3. Comparaison entre la SCV et l'ORV................................................................................8 1.4. La vaporisation par fluide intermédiaire (IFV) .................................................................9 1.5. La vaporisation avec échangeurs tube et calandre (STV)..........................................10 1.6. La vaporisation par l'air ambiant (AAV)........................................................................ 10

    2. Analyse exergétique des systèmes de gazéification actuels...................................... 10 2.1. Analyse exergétique du GNL .........................................................................................10 2.2. Destruction d'exergie dans les systèmes actuels.........................................................15

    3. Valorisation par cycles de Carnot réversible et endo-réversible ................................. 18

    4. Travaux en cours sur la valorisation du froid du GNL sous forme d'énergie mécanique ............................................................................................................................20 4.1. Etude bibliographique sur les systèmes de valorisation du froid du GNL sous forme d'énergie mécanique........................................................................................................ 20 4.2. Nouveau concept de gazéification avec valorisation à l'air ambiant (Brevet WO 2011/055045 A1) ................................................................................................... 24

    1. Description du dispositif expérimental ........................................................................ 60 1.1. Conditions opératoires......................................................................................................... 60 1.2. Choix des maquettes d'échangeur ................................................................................62 1.3. Circuit aéraulique................................................................................................................. 63 1.4 Circuit hydraulique ................................................................................................................ 64 1.4.1. Circuit du frigoporteur (Temper -55) .................................................................64 1.4.2. Circuit de dégivrage ............................................................................................... 64 1.5. Système d'acquisition.......................................................................................................... 64

    2. Procédure expérimentale........................................................................................ 65

    3. Calcul d'incertitude.................................................................................................. 68 3.1 Tolérance des appareils de mesures..............................................................................68 3.2. Incertitude sur le bilan de masse....................................................................................69

    5. Modèle de croissance du givre sur les ailettes d'un échangeur de chaleur (avec

    validation par la littérature) ............................................................................................................79 5.1. Etude bibliographique et présentation des mécanismes de formation de givre........79 5.1.1 Introduction .........................................................................................................79 5.1.2. Description du phénomène de formation de givre...........................................80 5.1.3. Modèles décrivant la formation de givre...........................................................80 5.2. Modélisation de la croissance de givre sur les ailettes d'un échangeur de chaleur ............................................................................................................................82 5.2.1. Hypothèses........................................................................................................82 5.2.2. Bilan de masse et d'énergie ..............................................................................82 5.2.3. Conditions aux limites ........................................................................................85 5.2.4. Validation du modèle.............................................................................................. 86 5.2.5. Conclusion.........................................................................................................89

    6. Modélisation d'échangeurs à ailettes discontinues en condition de givrage ............... 89 6.1. Introduction .....................................................................................................................89 6.2. Modèle d'un élément de tube à ailettes en condition de givrage................................90 6.2.1. Modèle "Géométrie"...........................................................................................91 6.2.2. Modèle "air" ........................................................................................................93 6.2.3. Modèle "Tube+ Ailettes" ....................................................................................95 6.2.4. Modèle" fluide frigoporteur"................................................................................96 6.3 Schéma d'un modèle d'une maquette d'échangeurs ...................................................97

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