Suivi cinétique de la cristallisation des hydrates de CO2 par mesure thermique – Effet de l’agitation - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2022

Suivi cinétique de la cristallisation des hydrates de CO2 par mesure thermique – Effet de l’agitation

Résumé

Les coulis d'hydrates de CO2 constituent un matériau à changement de phase prometteur pour la distribution du froid en réfrigération secondaire [1], en raison de leur chaleur latente élevée (environ 500 kJ.kg-1 d'eau, supérieure à celle de la glace: 333 kJ.kg-1) et de leur large plage de température de fusion adaptée aux applications de climatisation. Ce sont des structures cristallines proche de la glace, au sein desquelles sont enclathrées des molécules de dioxyde de carbone. Si les propriétés thermodynamiques des hydrates de CO2 sont désormais bien établies, la connaissance des phénomènes cinétiques de cristallisation reste parcellaire [2]. Comprendre et contrôler la formation des hydrates de gaz est un défi depuis leur découverte dans les bouchons de pipeline par Hammerschmidt [3]. Mais contrairement à ce cas, où l'on cherche à retarder l'apparition des hydrates, l'objectif ici est de favoriser leur cristallisation. La plupart des réacteurs dans lesquels est étudiée la cristallisation des hydrates à l'échelle du laboratoire sont équipés d'enregistreurs de pression et de température, et c'est à partir d'un bilan matière sur le CO2, en faisant des hypothèses sur la concentration de CO2 en phase liquide et le nombre d'hydratation, que le suivi de la cinétique est réalisé [4]. L'objet des travaux présentés ici est l'étude de la cinétique de cristallisation des hydrates de CO2 pour différents types d'agitateurs et différentes conditions de vitesse d'agitation dans un réacteur batch agité à double enveloppe. Le bilan thermique est obtenu expérimentalement en utilisant un capteur spécialement développé et installé sur la double enveloppe du réacteur. La fraction massique cristallisée est déterminée directement à partir du bilan thermique sur la double-enveloppe. Des essais sur les étapes de chauffage et de refroidissement de l'eau et la cristallisation de la glace ont permis de valider la méthode avant de l'appliquer à la cristallisation des hydrates de CO2. Les résultats expérimentaux sont décrits à partir d'un modèle empirique et comparés à d'autres déterminations cinétiques basées sur le bilan de matière. Enfin, le développement d'un modèle thermique simplifié du réacteur a permis d'améliorer cette détermination cinétique en estimant les flux de chaleur au sein du réacteur et avec l'environnement.
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Dates et versions

hal-04222131 , version 1 (28-09-2023)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04222131 , version 1

Citer

Véronique Osswald, Pascal Clain, Didier Dalmazzone, Anthony Delahaye, Laurence Fournaison. Suivi cinétique de la cristallisation des hydrates de CO2 par mesure thermique – Effet de l’agitation. CRISTAL 10 - Cristallisation et précipitation industrielles, Jun 2022, Lyon, France. ⟨hal-04222131⟩
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