Contribution à l'étude de la convection dans les faisceaux tubulaires : effets de l'orientation des tubes et de la génération de bulles en paroi

Contribution to the understanding of convection in tube bundles : investigation of tube orientation and of gas evolution on electrodes

• Auteur / Autrice : Fadila Abdelaziz
• Direction : Michel Lebouché
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Énergétique
• Date : Soutenance en 1989
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Échangeurs de chaleur

Résumé

Ce travail est une contribution à l'étude de la convection dans les faisceaux tubulaires. Les effets de l'orientation des tubes et de l'électrogénération de bulles en paroi sont étudiés. Les investigations sont expérimentales. Une méthode électrochimique (la polarographie) est utilisée pour la détermination des coefficients de transfert de matière. La thèse se compose de deux parties. Les travaux de la première partie consistent en la détermination expérimentale des lois de perte de charge et de coefficient d’échange dans un faisceau de cylindres. L’écoulement est caractérisé par une incidence variable par rapport aux tubes et des nombres de Reynolds élevés. Les essais sont réalisés en écoulement monophasique dans des faisceaux de tubes inclinés, à pas carré en ligne, de pas réduit : 1. 45 et pour cinq inclinaisons différentes de l’écoulement, allant de la direction transversale à la direction de l’axe des tubes. Les coefficients de transfert sont mesurés par la méthode polarographique. Une correlation empirique est ainsi obtenue puis comparée à celles proposées dans le littérature. Une corrélation de perte de charge est également obtenue, déduite de mesures de pression statique. L’échange de matière sur les plaques porte-tubes à également été étudié, dans le cas du faisceau transversal. Enfin, nous avons complété cette première partie par des essais spécifiques au problème des générateurs de vapeur, concernant l’influence de différentes géométries de plaques entretoises sur le transfert en aval de la plaque (en écoulement axial). Dans la deuxième partie, nous avons déterminé expérimentalement les coefficients d’échange, en écoulement forcé sans bulles d’abord, en présence d’électrogénération gazeuse ensuite. L’écoulement sur le cylindre de mesure est transversal et de faible vitesse. Dans un premier cas, nous avons étudié le transfert de chaleur entre un cylindre chauffé et un écoulement transversal de solution de KOH 1N. La même étude est reprise pour le cylindre situé dans un faisceau de tubes ne participant pas à l’échange. L’arrangement des tubes dans le faisceau est en quinconce. Dans un second cas, nous avons étudié le transfert de matière sur le cylindre à l’aide de la technique polarographique. Il est ensuite placé dans un faisceau de tubes, pour une étude similaire. Enfin, pour compléter cette deuxième partie, nous avons effectué des essais dans un échangeur de chaleur à faisceau tubulaire