CE MEMOIRE EST ESSENTIELLEMENT CONSACRE A L'ETUDE DES PHENOMENES FONDAMENTAUX DES REACTIONS SOLIDE-GAZ RENVERSABLES. CES REACTIONS SONT A LA BASE DES TRANSFORMATEURS THERMOCHIMIQUES DANS LESQUELS CES REACTIFS SONT MIS EN OEUVRE DANS DES BLOCS CONSOLIDES POREUX DENOMMES IMPEX. POUR CET OBJECTIF, UN MODELE PHENOMENOLOGIQUE A ETE CONSTRUIT, CELUI-CI PEUT INCORPORER A LA FOIS LA CINETIQUE CHIMIQUE ET LES TRANSFERTS DE MASSE ET DE CHALEUR COUPLES AU NIVEAU DU GRAIN REACTIF ET AU NIVEAU DU MILIEU POREUX. CETTE THESE COMPORTE TROIS PARTIES PRINCIPALES : MODELISATION DE CES PHENOMENES COUPLES, SIMPLIFICATION DU MODELE ET IDENTIFICATION DE PARAMETRES PHYSIQUES INTERVENANT DANS CE COUPLAGE. DANS LA PREMIERE PARTIE, LE DEVELOPPEMENT DU MODELE GENERAL ET L'ETUDE DE LA SENSIBILITE PARAMETRIQUE SONT DISCUTES EN DETAIL, SURTOUT POUR DETERMINER LES INFLUENCES DES PARAMETRES CONCERNANT LE TRANSFERT DE MASSE. LA SECONDE PARTIE A POUR BUT DE COMPARER LE MODELE GENERAL AVEC UNE APPROCHE SIMPLIFIEE. LES DEUX FRONTS DIFFUS DU MODELE GENERAL SONT CONFRONTES AVEC LES DEUX FRONTS RAIDES D'UN MODELE SIMPLIFIE. FINALEMENT, DANS LA TROISIEME PARTIE, LA CONFRONTATION AVEC LES RESULTATS EXPERIMENTAUX A ETE EFFECTUEE ET PRESENTE DE BONS RESULTATS. CETTE CONFRONTATION A DE PLUS PERMIS DE RENDRE COMPTE DE L'EVOLUTION NON-LINEAIRE DE LA PERMEABILITE DES BLOCS D'IMPEX EN COURS DE REACTION ET DE METTRE EN EVIDENCE L'IMPORTANCE DE LA LIMITATION DUE AU TRANSFERT DE MASSE SUIVANT LES CARACTERISTIQUES DE MISE EN OEUVRE DE L'IMPEX.

CERTAINES POMPES A CHALEUR CHIMIQUES SONT BASEES SUR LA THERMICITE DE REACTIONS RENVERSABLES MISES EN UVRE DANS UN LIT POREUX. L'ETUDE NUMERIQUE DES TRANSFERTS DE MASSE ET DE CHALEUR DANS CE MILIEU POREUX REACTIF EST BATIE SUR UN MODELE A DEUX TEMPERATURES. AINSI, LES TRANSFERTS DE CHALEUR CONVECTIFS ET LES ECHANGES THERMIQUES ENTRE LA MATRICE SOLIDE ET LE FLUIDE SONT PRIS EN CONSIDERATION. CE MILIEU, FORME DE GRAPHITE INERTE (CHIMIQUEMENT VIS-A-VIS DU FLUIDE) ET D'UN HALOGENURE LIE A L'AMMONIAC OU A UN DERIVE DE CE GAZ, EST PLACE DANS DES CONDITIONS THERMODYNAMIQUES DE DESORPTION. LE SYSTEME D'EQUATIONS EST RESOLU PAR UNE METHODE DE VOLUMES FINIS. LES RESULTATS DE LA SIMULATION ONT ETE CONFRONTES A DES EXPERIENCES MENEES SUR LA DESORPTION: CACL#2, 4NH#3 (DONNE) 2NH#3 (PLUS) CACL#2, 2NH#3. AINSI, ONT PU ETRE IDENTIFIES QUELQUES PARAMETRES DONT LA CONDUCTIVITE THERMIQUE DU MILIEU (SOLIDE). CETTE CONFRONTATION A EGALEMENT MONTRE LES LIMITES DE LA CONNAISSANCE SUR LA CINETIQUE DE CETTE DESORPTION

La problematique generale des pompes a chaleur chimiques solide-gaz (pacc) est traitee dans une premiere partie. On y montre comment adapter le procede et selectionner les reactifs selon certains criteres technico-economiques en vue d'une application donnee. L'incidence sur deux criteres primordiaux: densite energetique et puissance, de la mise en uvre du milieu poreux reactif, melange de sel participant a la reaction et d'un liant inerte (graphite expanse) favorisant les transferts, est soulignee. En deuxieme partie sont etudies plus specifiquement les transferts de gaz a travers de tels milieux. Apres avoir fait le point des differentes lois phenomenologiques regissant ces ecoulements et des correlations connues entre les parametres de transfert et la texture et/ou les proprietes mecaniques, tous caracteristiques du milieu, il est montre en quoi la specificite de nos milieux poreux experimentes, a savoir leur tres grande deformabilite, explique les performances elevees obtenues en transfert de chaleur et de masse.

Dans cette thèse, on présente une étude des transferts couplés de masse et de chaleur dans le sol en dimension deux d'espace. Le modèle qui gouverne ces transferts est constitué par un système de deux équations à deux inconnues, H la pression de l'eau liquide et T la température du milieu poreux. La première équation de ce système est elliptique-parabolique et la seconde est parabolique de type convection-diffusion. On présente un résultat d'existence de solution du système avant de passer à l'étude numérique. Dans la partie numérique, on présente deux algorithmes pour la résolution de l'équation pour le transfert de masse et on procède à une comparaison entre ces algorithmes à travers différents cas tests. On s'intéresse dans la dernière partie à la résolution numérique du système des deux équations couplées de transferts de masse et de chaleur. On présente deux algorithmes; l'un utilise une méthode des éléments finis standard déduit de l'algorithme de l'équation de masse, en rajoutant un couplage entre les deux équations pour la pression et pour la température, tandis que l'autre utilise la méthode des éléments finis mixtes pour le calcul du flux de l'eau qui apparaît comme le coefficient essentiel dans le terme de convection de l'équation pour la température, et la méthode des caractéristiques modifiées pour le calcul de la température. Dans le cas où d'une part la perméabilité présente des variations brutales et d'autre part le terme de convection domine sur le terme de diffusion dans l'équation pour la température, cette dernière méthode est particulièrement bien adaptée à notre problème.

UNE METHODE ORIGINALE DE CARACTERISATION DES REACTIONS SOLIDE-GAZ IMPLIQUEES DANS LES POMPES A CHALEUR CHIMIQUES A ETE DEVELOPPEE. CETTE METHODE A L'AVANTAGE D'ACCEDER A LA CINETIQUE AU NIVEAU DU GRAIN, EN MODE ADIABATIQUE, SANS LIMITATION PAR TRANSFERT DE MASSE OU DE CHALEUR DANS LA MATRICE DE SEL. ELLE PERMET AUSSI D'ETUDIER L'EVOLUTION SUBSEQUANTE DE LA REACTION DANS UN ECHANTILLON MACROSCOPIQUE DE SEL, DANS DES CONDITIONS DE TRANSFERT THERMIQUE ET DE CONFIGURATION, VOISINES DE CELLES D'UN REACTEUR. LES RESULTATS PRESENTES SUR LES REACTIONS ENTRE LE CHLORURE DE CALCIUM ET L'AMMONIAC MONTRENT LA PERTINENCE DE LA METHODE. CELLE-CI FOURNIT LES CARACTERISTIQUES THERMIQUES ET THERMODYNAMIQUES DES REACTIFS, ELLE PERMET D'ETABLIR UNE LOI DE CINETIQUE EN FONCTION DE LA TEMPERATURE LOCALE, DE LA PRESSION IMPOSEE ET DU DEGRE D'AVANCEMENT DE LA REACTION. L'ETUDE CONJUGUEE DES MESURES DE LA MASSE GLOBALE, DES TEMPERATURES LOCALES ET DE LA PRESSION IMPOSEE A PERMIS LA DESCRIMINATION DE MECANISMES QUI N'ONT PAS LA MEME CINETIQUE (PRESENCE D'UNE PHASE CONDENSEE, CHANGEMENT DE REGIME CINETIQUE). L'ANALYSE DES RESULTATS A CONDUIT A LA REALISATION D'UN MODELE PHENOMENOLOGIQUE FONDE SUR L'IDENTIFICATION ET LA REPRESENTATION DES MECANISMES IDENTIFIES. CE MODELE PRESENTE UN GRAND INTERET POUR LA CONCEPTION ET LA GESTION DE POMPES A CHALEUR CHIMIQUES.