Contribution a l'étude de l'évaporation en convection naturelle d'un film d'eau ruisselant sur une plaque plane inclinée.

Analyse of the evaporation by natural convection of a water film streaming along an inclined plane plate

• Auteur / Autrice : Rabii Mansour
• Direction : Belkacem Zeghmati
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan ; 1999-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de chaleur

Évaporation

Écoulement laminaire

Mots clés libres

Convection naturelle

Film liquide

Résumé

L'évaporation par convection naturelle laminaire d'un film d'eau ruisselant sur une paroi plane inclinée soumise à un flux de chaleur uniforme de densité constante est analysée numériquement et expérimentalement. Le couplage des équations qui régissent les transferts dans les deux phases est assuré par la continuité des densités de flux de chaleur et de masse ainsi que par celles des contraintes de cisaillement. Les équations de transferts adimensionnelles sont discrétisées par la méthode des volumes finis et résolues par les algorithmes de Gauss et de Thomas. L'adéquation entre le champ de vitesse et de pression est assurée par l'algorithme SIMPLE. Les épaisseurs des phases liquide et vapeur sont calculées respectivement à partir de l'équation du bilan thermique et massique à l'interface liquide-vapeur par la méthode de la sécante et d'une procédure itérative basée sur la vérification des conditions aux limites avec le milieu ambiant. Les résultats sont présentés sous forme de profils de vitesses, de températures et de concentrations de vapeur d'eau dans les deux phases ainsi que par les nombres de Nusselt et de Sherwood locaux et moyens. Nous analysons l'influence du débit d'eau, de la densité de flux de chaleur et de l'angle d'inclinaison de la plaque sur les épaisseurs des deux phases, les distributions de températures, les vitesses, les concentrations de vapeur d'eau et les valeurs locales et moyennes des nombres de Nusselt et de Sherwood. Les résultats montrent notamment que les transferts de chaleur et de masse ainsi que les épaisseurs des phases liquide et vapeur sont fortement influencés par le débit d'eau, la densité de flux de chaleur et l'angle d'inclinaison de la plaque.

The evaporation by laminar natural convection of a water film streaming along an inclined plane plate and subjected to an uniform and constant heat flux density is performed numerically and experimentally. The linkage between heat and mass transfer in the two phases is ensured by the continuity at the liquid-vapor interface of the heat and mass flux densities and shear stresses. Dimensionless transfers equations are solved by the finite volume method, Gauss and Thomas algorithms. The SIMPLE algorithm assumes the linkage between velocity and pressure fields. The liquid film and the vapor phase thickness are respectively determined by solving the heat and mass balance at the liquid-vapor interface by the secant method and by an iterative procedure to check the ambient conditions. Results are presented as velocity, temperatures, and vapor concentration profiles in the two phases and the local and average Nusselt and Sherwood numbers. The effect of the water flow rate, the heat flux density and the plate inclination on the thickness of the two phases, the temperatures, the velocity, the water vapor concentrations distributions and the local and average Nusselt and Sherwood numbers have been investigated. Results show that the heat and mass transfers and the liquid and vapor phase thicknesses are strongly influenced by the water flow rate, the heat flux density and the plate inclination.