Melange et chauffage de fluides complexes a l'aide d'un echangeur de chaleur a effet d'advection chaotique

• Auteur / Autrice : Clotilde Chagny-Regardin
• Direction : Hassan Peerhossaini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Nantes

Résumé

L'objectif de cette etude est la caracterisation d'un nouveau concept d'echangeur de chaleur appele echangeur a effet d'advection chaotique en vue de son application industrielle. L'advection chaotique etant la production de trajectoires chaotiques en regime laminaire, cet echangeur est donc particulierement adapte pour le chauffage et/ou le melange des fluides complexes. Afin d'effectuer une etude comparative, les performances de l'echangeur chaotique sont comparees a celles d'un echangeur helicoidal. Une etude experimentale est d'abord effectuee avec plusieurs fluides newtoniens de viscosite differente afin de caracteriser l'echangeur pour une large gamme de nombres de reynolds. A faibles nombres de reynolds le transfert de chaleur est plus important et le chauffage plus homogene en configuration chaotique, sans augmentation de la depense energetique. Des visualisations par fluorescence induite par laser montrent de plus que le melange est plus important. Il existe un optimum d'amelioration des performances thermiques de l'echangeur chaotique par rapport a l'echangeur helicoidal pour un nombre de reynolds de 250. A hauts nombres de reynolds, la configuration n'a plus d'influence sur les transferts de chaleur. La deuxieme partie de l'etude experimentale concerne un fluide pseudoplastique. Les resultats sont les memes que pour le fluide newtonien, mais avec un retard en terme de nombre de reynolds de l'effet de l'advection chaotique sur le transfert de chaleur et le melange. Enfin l'etude numerique a permis d'etudier l'influence d'un plus grand nombre de parametres sur le transfert de chaleur en regime d'advection chaotique (indice de comportement, nombre de prandtl).