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Le 20 novembre 2020

Soutenance de thèse de Ghady ABOU RACHED

Etude expérimentale et numérique d'un système de compression refroidie par injection d'huile pour les compresseurs à vis

Résumé de la thèse en français

L'objectif de cette thèse est de concevoir un système d'injection d'huile pour réussir la compression refroidie pour les compresseurs à vis utilisant le R134a, un réfrigérant à basse pression. Les atomiseurs bi fluides ont été identifiés pour générer des gouttelettes d'huile assez fine et adaptées du régime de pression du R134a. Une étude expérimentale est conduite pour caractériser cette famille d'injecteurs en termes de taille de particules et débits massiques. Des corrélations sont proposées pour déterminer ces deux entités en fonction des pressions aux terminaux de l'injecteur. Un système d'injection complet est conçu et construit pour un refroidisseur d'eau commercial utilisant le R134a comme réfrigérant, où les conditions d'injection ont été variées systématiquement. Un modèle 1D est aussi développé qui considère l'ensemble du compresseur. Il est divisé en 3 parties : Zones de pré-compression, compression et post compression. Les paramètres du modèle ont été identifiés à partir des données expérimentales. Une étude paramétrique a déterminé un point de fonctionnement optimal, avec les meilleurs résultats et conditions opératoires. Le résultat de cette thèse est une conception innovante avec une haute performance énergétique et un cout modéré d'un système de compression refroidie dédié aux compresseurs à vis. L'étude expérimentale a validé une augmentation du COP de 3% et une réduction maximale de la température de refoulement de 7°C. Le modèle prédit jusqu'à 20% d'amélioration du COP si certaines conditions sont remplies.

Résumé de la thèse en anglais

This thesis' objective is designing a dedicated oil injection system in order to achieve a cooled compression solution for compressors using R-134a, a relatively low pressure refrigerant. Bi fluid atomizers are identified as a technology capable of generating fine droplets of oil suitable with the pressure regime of R-134a. An experimental study was carried out to characterize this family of injectors in terms of particle sizes and mass flow rates. Correlations were suggested in order to determine these magnitudes as a function of pressure conditions at the outlet of the injector. A complete injection system is then designed and built for a commercial R134a screw compressor water chiller, where the injection conditions were varied systematically. A 1D model was also developed taking into consideration the whole compressor. It is divided into three main parts: Pre compression, compression and post compression zones. The model parameters were fitted using the experimental results. A parametric study was conducted to determine an optimal functioning point with best results and best operating conditions. The main result of this thesis is an innovative design with high energy performance and moderate cost of a compression cooling system dedicated for a screw compressor. The experimental study validated an increase of COP of 3% and a maximal temperature discharge reduction of 7°C. The model predicts up to 20% of COP improvement if certain operating conditions are met.

Titre anglais : Experimental and numerical study of a cooled compression by oil injection in a screw compressor
Date de soutenance : vendredi 20 novembre 2020 à 14h00
Adresse de soutenance : MINES ParisTech, PSL Research University, 60 boulevard Saint Michel Paris 6ème - XXX
Directeur de thèse : Assaad ZOUGHAIB