Etude de la distribution d'un mélange liquide-vapeur à l'entrée des échangeurs de chaleur

• Auteur / Autrice : Pierre Bernoux
• Direction : Michel Lebouché
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques
• Jury : Président / Présidente : André Lallemand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lounès Tadrist, Dominique Grand, Pierre Mercier, Christophe Petitjean
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : André Lallemand, Lounès Tadrist

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement diphasique

Échangeurs de chaleur

Chaleur -- Récupération

Mots clés libres

Énergie

Génie chimique

Échangeur chaleur

Écoulement liquide vapeur

Écoulement diphasique

Échangeur plaque

Perte pression

Échangeur compact

Modélisation

Résumé

La mauvaise distribution des écoulements diphasiques liquide-vapeur est à l'origine d'une diminution significative des performances thermohydrauliques des échangeurs de chaleur. Dans ce contexte, le travail présenté ici a pour objectif principal l'identification des paramètres qui gouvernent la distribution des phases dans un échangeur de chaleur à plaques. Pour ce faire, une installation expérimentale spécifique a été conçue, simulant un échangeur à plaques compact dans des conditions adiabatiques avec le réfrigérant 113. L'influence des paramètres suivants a été étudiée: titre à l'entrée de la section d'essais, vitesse massique moyennle dans les canaux, diamètre de la tubulure d'alimentation et nombre de canaux. La distribution des phases a été mesurée ainsi que les différences de pression pour chaque canal. Des observations à l'entrée de la section d'essais et dans le distributeur ont été réalisées, fournissant des renseignements sur l'évolution de la structure de l'écoulement. Parallèlement, un modèle à phases séparées est proposé pour décrire l'écoulement diphasique dans cette géométrie, et une première étude de sensibilité est exposée.

Maldistribution of two-phase flow causes a significant decrease of thermal and hydraulic performance of heat exchangers. The objective of this work is the identification of the parameters which control the distribution of the phases. In order to do that, a specific experimental set-up has been designed to simulate a compact heat exchanger working in adiabatic conditions with refrigerant 113. The effects of the following parameters have been studied : inlet mass quality, mean mass velocity, nozzle inlet diameter and number of channels. The distribution of the phases and the pressure drops have been measured in each channel. Flow pattern at the inlet of the test-section and in the inlet manifold has been observed and has given information about the two-phase flow shucture evolution. Simultaneously, a separated phase model is proposed to describe the two-phase flow in this geometry. A first sensitivity study is presented.