Caractérisation des transferts de chaleur convectifs d'un écoulement refroidi de dioxyde de carbone supercritique

Characterization of heat transfer of cooled supercritical carbon dioxide flows

• Auteur / Autrice : Arnaud Bruch
• Direction : André Bontemps
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Énergétique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : André Lallemand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de chaleur

Refroidissement

Dioxyde de carbone

Résumé

L'objectif de ce travail est la caractérisation du comportement thermique d'un écoulement refroidi de CO2 supercritique, en configurations verticales et horizontales. Le travail s'appuie plus particulièrement sur une installation expérimentale conçue durant la thèse et dédiée à l'étude du refroidissement de CO2 supercritique. Une campagne expérimentale réalisée sur des écoulements verticaux a montré la forte influence des forces de flottabilité sur les régimes thermiques. En écoulement montant (convection mixte turbulente opposée), les échanges sont améliorés avec l'apparition et le développement de convection mixte. En écoulement descendant (convection turbulente mixte aidée), une forte dégradation est observée dans la région de convection mixte. Les résultats ont été présentés sous une forme adimensionnelle caractéristique de la convection mixte et ont ainsi permis de généraliser et compléter les données de la littérature au cas particulier du refroidissement. Parallèlement, un modèle numérique a été développé pour les régimes turbulents et validés sur les données expérimentales issues de la littérature en chauffage.

This work is a contribution to the characterization ofheat transfer processes du ring cooling of supercritical carbon dioxide flows. It is based on a specifie experimental apparatus built during the PhD for the study of cooling of supercritical CO2. Experimental results for vertical flows showed the strong influence of buoyancy forces on heat exchange. Fir upward flows (turbulent opposing mixed convection), heat transfer is increased with development ofmixed convection. For downward flows (turbulent aiding mixed convection), en important deterioration of the heat transfer is observed in the region of mixed convection. Characteristic dimensionless form was used to treat the vertical results, and to complete the missing data of literature on mixed convection in cooling conditions. Moreover, a numerical approach was developed for vertical flows of supercritical CO2 and validated on experimental data from literature.