Modèle physique de fonctionnement d'une boucle fluide diphasique à pompage thermocapillaire. Etude de prototype et analyse de couplage

Performance of a capillary pumped loop: physical model, prototype study and coupling analysis

• Auteur / Autrice : Olivier Fudym
• Direction : C. BUTTO
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pompes à chaleur

Fluides caloporteurs

Modèles mathématiques

Transfert de chaleur

Couplage, Théorie du

Condensation

Boucles d'asservissement de phase

Résumé

La comprehension du comportement de systemes complexes dont les composants sont fortement couples passe par une demarche de modelisation englobant l'etude physique, l'experience, la resolution numerique et l'analyse des couplages. La methode adoptee ici consiste a elaborer progressivement un modele, en identifiant les phenomenes dont la maitrise est essentielle a l'amelioration du prototype etudie. Une boucle fluide diphasique a pompage thermocapillaire permet de transferer d'importantes quantites de chaleur sur une distance de quelques dizaines de metres. La mise en mouvement du fluide n'est pas assuree par pompage mecanique, mais par le saut de pression obtenu lors de la vaporisation, au niveau des menisques qui se forment a la surface d'une meche poreuse. Ces systemes presentent toutefois des dysfonctionnements qui limitent leurs performances et leur fiabilite. Le modele physique developpe dans le cadre de cette etude a pour principal objectif de mieux comprendre les phenomenes responsables de ces instabilites. La modelisation est menee a l'aide du formalisme d'evolution par transferts (t. E. F. ) et de sa mise en uvre informatique: le logiciel zoom. L'analyse de couplage, propre a ce formalisme, permet d'etudier les interactions entre certaines grandeurs physiques. Le comportement oscillatoire de la boucle et les instabilites qui en decoulent sont attribues au couplage des effets de compressibilite de la vapeur en amont du condenseur avec l'inertie du liquide. Les principaux parametres d'influence de ces instabilites sont le volume de la conduite vapeur et la geometrie des conduites liquide. L'echauffement du liquide a l'entree de l'evaporateur, principale cause de desamorcage du prototype experimental, ne peut etre du a un apport de chaleur par conduction dans la structure de l'evaporateur, mais vraisemblablement a un effet de reflux et de recondensation de vapeur. Une modification de l'evaporateur est proposee, et testee sur un prototype industriel, dont nous presentons les premiers essais