Caractérisation thermohydraulique de coulis d'hydrates de gaz en vue d'une application à la réfrigération secondaire

Pour etre utilise en refrigeration secondaire comme materiau a changement de phase dans un fluide frigoporteur, un hydrate doit posseder une enthalpie de dissociation elevee, a une temperature adaptee a l’application (positive pour de la climatisation) et a une pression acceptable pour une installation industrielle. De plus, le melange diphasique doit presenter de bonnes conditions d’ecoulement et d’echanges thermiques. Un dispositif dynamique, place dans un caisson thermostate, a ete developpe pour l’etude de coulis d’hydrates de dioxyde de carbone. Dans ce dispositif, deux protocoles ont ete mis en œuvre : le refroidissement d’une solution chargee en CO2, generant des coulis a faible taux d’hydrate (≤ 13 vol%) et l’injection de CO2 dans une solution refroidie, permettant de former des coulis a taux d’hydrates eleve (jusqu’a ≈ 25 vol%) vehiculant une chaleur latente importante. En effet, l’enthalpie de dissociation des hydrates determinee par analyse thermique et calorimetrie differentielles a montre des valeurs elevees pour les hydrates de CO2 (≈ 65 kJ. Molh-1) et les hydrates de CO2-THF (≈ 130 kJ. Molh-1). De plus, l’ajout de tetrahydrofurane a des melanges eau-CO2 a permis d’abaisser les pressions de dissociation. Par ailleurs, les limites de stabilite des coulis generes, pour lesquels des phenomenes d’agregation ou d’obturation sont apparus, ont ete mises en evidence. Un modele predictif du comportement thermohydraulique d’un coulis d’hydrate base sur des bilans de matiere et de chaleur, couple a un modele de conversion en solide de melanges eau-CO2 avec et sans additif, a egalement ete developpe. Une correlation empirique de type Herschel-Bulkley en fonction du taux d’hydrates a ete obtenue pour la caracterisation du comportement rheologique du fluide. Les resultats thermiques issus du modele predictif montrent un bon accord avec les profils de temperature mesures experimentalement.