Contribution à l'étude d'un réfrigérateur à régénération magnétique active opérant près de la température ambiante : considérations thermo fluides

Abstract

Le présent travail de thèse porte sur deux volets. Le premier volet consistait à développer une méthode numérique permettant de simuler le fonctionnement du cycle de réfrigération magnétique avec régénération active (le cycle AMR -Active Magnetic Regeneration-), et ce, afin de prédire les performances thermiques du cycle et par conséquent de contribuer à la compréhension du couplage magnétothermique complexe entre le fluide caloporteur et le réfrigérant solide à effet magnétocalorique. Pour ce faire, les équations de l’énergie pour le fluide et le solide ont été considérées en régime transitoire pour modéliser les échanges de chaleur entre le matériau magnétocalorique et le fluide caloporteur s’écoulant dans le lit régénérateur. Les propriétés thermomagnétiques du réfrigérant solide ont été déterminées en considérant, d’une part, la théorie des champs moléculaires et les mesures expérimentales, d’autre part. Les équations du modèle mathématique résultant ont été résolues par la méthode des différences finies. Le schéma implicite a été considéré pour discrétiser le temps. La validation du modèle numérique a été étudiée à travers le démonstrateur de réfrigération magnétique de Clean Cooling Systems SA (CCS) au sein de HES-SO. Le deuxième volet de la thèse s’est focalisé sur l’étude expérimentale de la faisabilité des réfrigérants magnétiques multicouches à base de composés de LaFeCoSi susceptibles d’améliorer les performances de démonstrateur. Les principaux résultats obtenus incluant l’écart de température entre la source chaude et la source froide, la puissance frigorifique, le coefficient de performance sont présentés et discutés. En général, de bonnes concordances ont été notées entre l’expérimental et les prédictions numériques.