Étude expérimentale du comportement d'un éjecteur supersonique faisant intervenir un écoulement monophasique du R134a

L'un des systèmes les plus couramment employés pour la valorisation et la récupération des fuites énergétiques consiste à utiliser des systèmes frigorigènes à éjection. Le dispositif principal de ce type de systèmes, l'éjecteur, est activé à travers un système à régénération d'énergie thermique en employant un fluide caloporteur au sein d'un circuit thermohydraulique relativement simple. Dans ce travail, nous présentons des données expérimentales obtenues en utilisant du Fréon et un seul type d'éjecteur. Nous avons étudié les variations du facteur d'entrainement pour cinq différentes conditions de pressions du fluide primaire, en fonction de la variation de la pression du mélange à la décharge. Pour l'ensemble des expériences, nous avons constaté une très forte ressemblance du comportement du facteur d'entrainement. Pour les données « hors-conception », l'analyse de la totalité des données montre clairement l'existence systématique d'un deuxième point critique à la décharge correspondant à chaque condition de pression à l'entrée du fluide primaire. De plus, nos résultats expérimentaux ont été comparés avec ceux obtenus par d'autres chercheurs. Dans tous les cas, nous avons observé, une transition importante du comportement du fluide autour d'une deuxième condition critique. L'existence de ce changement peut affecter de manière non négligeable le comportement ainsi que le rendement des éjecteurs opérant dans des conditions « sur-conception ». Nous avons approché également nos données expérimentales avec un modèle analytique unidimensionnel puisé dans la littérature. Les prédictions du modèle ont fait appel aux propriétés thermophysiques du fluide de travail dont nous avons fait l'utilisation en respect des conditions d'opération du banc d'essais, le Fréon R134a.

Abstract

Nowadays, ejector systems are used to recover heat from relatively low thermal potential sources by using appropriate working fluids in closed thermal-hydraulic loops. The main device of this type of system, the ejector, is driven by a thermal energy regeneration arrangement by using a heat transfer fluid within a relatively simple thermohydraulic circuit. In this work, experimental data collected by using a single ejector type and Freon 134a are presented. The variation of the entrainment ratio as a function of the discharge pressure is studied in detail. It is observed that within offdesign conditions, there is a systematic occurrence of a second critical point which seems to repeat along the entire range of primary inlet flow pressure tested. Since this behavior could affect ondesign operation conditions, this document emphasises this experimental fact. To this aim, actual data are also compared with similar ones given in the open literature, as well as with the predictions of a 1D thermodynamic model. Then, we compare our experimental data with the predictions of a one-dimensional analytical model utilizing the thermophysical properties of the working fluid we have used in accordance with the operating conditions of the test facility, namely Freon R134a