CDD Ingénieur·e en Développement des Modèles des Codes et Simulation H/F CEA

La demande de refroidissement a augmenté.

Les climatiseurs à compression mécanique ont été utilisés pour répondre à cette demande.

Une solution alternative est l'utilisation des refroidisseurs à absorption, fonctionnant avec des sources de chaleur abondantes et durables, comme le rayonnement solaire ou la chaleur fatale industrielle. Le couple ammoniac/eau (NH3/H2O) couramment utilisé permet des conditions de fonctionnement à haute pression et température adaptées aux applications à basse température puisque le point de congélation de l'ammoniac est de -77°C.

Même si les refroidisseurs à absorption ammoniac/eau sont bien connus dans la littérature, des recherches sont encore nécessaires pour améliorer les performances du système lorsque les refroidisseurs doivent fonctionner dans des conditions sévères, en particulier dans les climats chauds (> 40°C). Dans de telles conditions, le principal facteur limitant les performances est la capacité d'absorption, qui diminue considérablement lorsque la température ambiante est trop élevée pour absorber la vapeur d'ammoniac à basse température. Pour repousser cette limite et élargir les plages de fonctionnement de la machine, le projet ATHENA vise à développer un refroidisseur innovant en améliorant le cycle d'absorption ammoniac/eau avec l'intégration d'un éjecteur. L'éjecteur intégré utilise une partie de la vapeur de réfrigérant produite à haute pression par le générateur pour entraîner et comprimer la vapeur de réfrigérant émise par l'évaporateur à basse température et basse pression. Ce faisant, cela permet d'augmenter la pression au niveau de l'absorbeur, ce qui améliore les capacités d'absorption de ce dernier par rapport au cycle classique sans éjecteur.

A la fin du projet, nous visons une validation du concept avec un niveau de maturité TRL4 grâce au développement d'un prototype de production de froid, de puissance comprise entre 5 et 10 kWth. Pour atteindre cet objectif, le projet propose de mener des recherches sur différents aspects :

• Développement d'un nouvel éjecteur fonctionnant avec de la vapeur d'ammoniac contenant des traces d'eau pour améliorer les performances du refroidisseur à absorption classique,

• Développement d'un prototype d'absorption innovant avec éjecteur intégré, grâce à des analyses thermodynamiques pour étudier les impacts de l'éjecteur sur la conception, les performances et le fonctionnement du refroidisseur,

• Cartographie des applications potentielles et analyses technico-économiques du nouveau refroidisseur avec éjecteur intégré dans un réseau de chauffage urbain ou un réseau de chaleur industriel.

Dans ce cadre, le candidat devra modéliser à l'aide de CATHARE 3 l'éjecteur. Plusieurs points de fonctionnement seront nécessaires. Les lois d'état des fluides nécessaires (eau et ammoniac) existent déjà dans la librairie REFPROP, ainsi que le mélange eau/ammoniac. Des développements dans CATHARE 3 pourront être nécessaires.