Amélioration de l'écoulement des coulis d'hydrates de CO 2 dans les circuits de réfrigération secondaire : Effets d'additif antiagglomérant sur les propriétés rhéologiques - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Poster De Conférence Année : 2019

Amélioration de l'écoulement des coulis d'hydrates de CO 2 dans les circuits de réfrigération secondaire : Effets d'additif antiagglomérant sur les propriétés rhéologiques

Résumé

Des engagements nationaux et internationaux ont fixés des objectifs ambitieux et contraignants de réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES). La France s’est engagée à diviser par quatre ses émissions de GES entre 1990 et 2050. Le secteur de la réfrigération est particulièrement concerné en raison des tonnages importants de fluides hydroflurocarbonés (HFC) mis en œuvre. L’une des solutions retenue pour réduire la quantité d’HFC consiste à limiter leur utilisation à la seule partie production de froid. Le stockage, le transport et la distribution de froid aux utilisateurs sont eux assurés par un fluide frigoporteur, neutre pour l’environnement, dans une boucle de réfrigération secondaire. Les coulis d’hydrates de CO2 grâce à leur enthalpie de changement d’état élevée, significativement supérieure par rapport aux autres matériaux à changement de phase (MCP) et à leur température de dissociation proche de la température ambiante sont des fluides frigoporteurs particulièrement adaptés à cette application. Les clathrates hydrates de CO2 sont des structures cristallines, semblables aux cristaux de glace, composée de molécules d’eau liées entre elles par des liaisons hydrogènes où une molécule de dioxyde de carbone peut être piégée. Des études de comportement des coulis d’hydrates de CO2, précédemment réalisées à Irstea, ont montré qu’à partir de certaines fractions solides, les cristaux peuvent s’agglomérer jusqu’à boucher les canalisations. Cependant le recours à des promoteurs thermodynamique ou cinétiques comme des sels quaternaires (TBAB, TBPB, TBPF…)[1-3] ou du Sodium Dodecyl Sulfate (SDS)[4] ont déjà permis de réduire l’agglomération, mais ce point reste crucial en vue d’une application à l’échelle industrielle. Les travaux présentés dans cet article concernent l’étude expérimentale des effets d’un additif antiagglomérant sur le comportement rhéologique des coulis hydrates de CO2 en écoulement dans une boucle. Le comportement du fluide est caractérisé par l’utilisation d’un viscosimètre capillaire ainsi que d’une sonde granulométrique permettant des mesures en ligne et en temps réel de la distribution des longueurs de cordes des particules solides en suspension dans le coulis. A partir des résultats expérimentaux, un modèle d’Herschel-Bulkley a été utilisé pour déterminer la viscosité apparente du coulis. Les résultats obtenus pour un coulis à une fraction d’hydrate de 10% en volume, sans additif et pour deux concentrations d’additifs 0,3 et 0,5% en masse, indiquent que les coulis d’hydrates se comportent comme des fluides non-newtonien rhéofluidifiants avec et sans additif. Les mesures de perte de charge et des distributions de taille de particules ont permis d’observer l’effet antiagglomérant de l’additif ainsi que de mettre en évidence le pouvoir de suspension de l’additif sur les cristaux dans la phase liquide aux deux concentrations testées.. Les viscosités apparentes obtenues pour ces coulis en présence de cet additif sont relativement faibles et proches des résultats d’une étude préalablement réalisé dans une boucle de circulation équipée d'une cuve agitée mécaniquement[5] comme représentées sur la Fig. 1. De plus, ces résultats prometteurs doivent être complétés par une étude à des fractions volumiques d’hydrates plus importantes
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hal-04221935 , version 1 (28-09-2023)

Licence

Paternité - Pas d'utilisation commerciale - Pas de modification

Identifiants

  • HAL Id : hal-04221935 , version 1

Citer

Véronique Osswald, Pascal Clain, Amokrane Boufares, Fatima Benmesbah, Amira Zennoune, et al.. Amélioration de l'écoulement des coulis d'hydrates de CO 2 dans les circuits de réfrigération secondaire : Effets d'additif antiagglomérant sur les propriétés rhéologiques. SFGP 2019 Nantes, Oct 2019, Nantes, France. ⟨hal-04221935⟩
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