Etude des performances thermiques d'un échangeur de chaleur compact muni de promoteurs de tourbillons : développement de techniques de mesures locales

Study of thermal performances of compact heat exchangers with vortex generators : development of local measurement methodst

• Auteur / Autrice : Jérôme Tourreuil
• Direction : Bernard Baudoin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique et énergétique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Valenciennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ailettes (technologie)

Tourbillons (mécanique des fluides)

Chaleur -- Convection

Thermographie

Échangeurs de chaleur

Résumé

Cette étude entre dans le cadre de l'amélioration du transfert convectif dans des échangeurs de chaleur compacts par ajout de perturbateurs de type promoteurs de tourbillons. Deux méthodes de mesures sont développées. La première technique (instationnaire) permet de mesurer le coefficient de convection local h à la surface d'une ailette à température uniforme. La deuxième technique (stationnaire) permet de mesurer une densité de flux surfacique pour différentes efficacités d'ailette (mesure de température par thermographie infrarouge). Les résultats de ces mesures expérimentales montrent que les promoteurs de tourbillons ont une réelle efficacité. Une étude numérique est également effectuée à l'aide d'un code de calcul industriel, afin de conclure sur la pertinence de la simulation dans le cas où des tourbillons longitudinaux sont générés. Les quantités globales sont prédites avec une précision honorable (<10% sur le transfert thermique moyen et <25% sur la perte de charge).

This study deals with enhancement of convective heat transfer in compact heat exchangers using perturbators called vortex generators. Two measurement methods are developed. The first technical (unsteady) allows to measure the local convective heat transfer h on fin surface at uniform temperature. The second technical (steady) allows to measure a surface heat transfer density with different fin efficiency (temperature measurement by infrared thermography). The results of these experimental measurements show that the vortex generators have a real efficiency. Otherwise, a numerical study is performed using an industrial CFD software. The objective is to test numerical predictions efficiency when longitudinal vortex are generated. The global quantities are predicted with good precision (<10% for average heat transfer and <25% for pressure loss).