Contribution à l’étude d’un réfrigérateur électrocalorique opérant autour de la température ambiante

Abstract

L’objectif de ce travail est d’évaluer l’intérêt potentiel des nanofluides dans les systèmes de réfrigération électrocalorique autour de la température ambiante. La réfrigération électrocalorique est basée sur l’effet électrocalorique (EEC). Ce phénomène, est une propriété intrinsèque de certains matériaux ferroélectriques qui se traduit par un changement de leur comportement thermique chaud et froid lors de la variation de leur état de polarisation et dépolarisation induite par un champ électrique extérieur. Les nanofluides augmentent les propriétés thermo-physiques du fluide caloporteur véhiculant dans le lit de régénérateur, les nanofluides sont constitués par des nanoparticules solides dans lequel elles sont en suspension dans l’eau, nous avons donc des échanges thermiques bien plus rapides qui provoquent une augmentation du coefficient de performance (COP) et l’écart de température (la différence de température entre la source froid et la source chaud). Les équations de l’énergie, de quantité de mouvement et de la continuité sont considérées en régime transitoire pour modéliser le transfert de chaleur dans le lit de régénérateur. Pour ce faire, un outil de calcul de CFD a été proposé pour résoudre les équations de bilan pour le nanofluide et le solide. En effet, les performances de ces systèmes sont fortement dépendantes des interactions thermoélectriques afin de pouvoir évaluer et optimiser ces systèmes en termes de l’efficacité thermique, et le constat est qu’il y a très peu d’études menées actuellement dans ce domaine. En second lieu, une étude paramétrique nous a permis d’identifier les grandeurs caractéristiques qui ont une influence significative sur le comportement thermique du système de réfrigération électrocalorique fonctionnant à base des nanofluides, les résultats obtenus incluant le COP, l’écart de température et les pertes de charge sont analysés et discutés.