Amélioration des échanges thermiques en ébullition nucléée de fluides frigorigènes sur des cylindres horizontaux et méthode optique de mesure des caractéristiques géométriques d'un film liquide

Improvement of the thermal exchanges in nucleated pool boiling of refrigerant fluids on horizontal cylinders and optical method for measuring the geometrical characteristics of a liquid film

• Auteur / Autrice : Mohamed Khan
• Direction : Prabodh Panday
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Besançon
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Franche-comté. UFR des Sciences, Techniques et Gestion de l'Industrie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Films liquides (physique)

Ébullition

Fluides frigorigènes

Résumé

Le premier objectif de ce travail concerne l'optimisation de la géométrie de la surface d'échange en vue d'améliorer les transferts thermiques lors de l'ébullition nucléée en vase de fluides frigorigènes autour de cylindres horizontaux. Après une étude bibliographique, nous décrivons le dispositif expérimental développé et en particulier l'instrumentation de l'élément chauffant élaborée pour déterminer de façon rigoureuse la température de surface. Différentes géométries d'élément chauffant ont été testées : cylindres lisse, fileté, rainuré, avec ou sans fils de diamètres variables. Les essais ont été conduits avec les fréons R113 et R123 sous des pressions proches de l'atmosphère. Enfin, on a pu déterminer les densités de flux et les coefficients d'échange, en considérant les surfaces d'échange équivalentes et réelles. Les résultats obtenus permettent tout d'abord une mise en évidence et une analyse succinte du phénomène d'hystérésis particulièrement remarquable pour ces deux fluides. L'analyse des évolutions de la densité de flux et du coefficient d'échange global en fonction de la température de surchauffe ?Tsat, permet de dégager certaines conclusions quant à l'efficacité des échanges thermiques selon les différentes surfacesd 'échange. Par ailleurs, les résultats expérimentaux sont comparés à différentes corrélations numériques : les corrélations de Rohsenow (1952), de Cornwell et Houston (1994) et du type h=C. Qn. La seconde partie de ce travail a consisté à développer une technique d'investigation non intrusive permettant de visualiser, en associant les techniques de tomographie laser et de fluorescence induite par laser, la section d'un film liquide ruisselant dans une rainure, et d'en déduire, par analyse de l'image, les principales caractéristiquesgéométriquesdu ménisque. On montre qu'il est possible de déterminer l'influence de divers paramètres sur la forme du ménisque et de suivre l'évolution de ce dernier le long de la rainure.