Recherche Avancée

Thèse soutenue

Étude du transfert thermique lors de la trempe d'un filament à haute température (2000-3000 K) à des pressions entre 1 et 210 bar

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Auteur / Autrice : Anne Boulin
Direction : Jacques Leblond, Georges Berthoud
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Énergétique physique
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Grenoble INPG
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mécanique et énergétique (Grenoble ; 199.-2008)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physico-chimie et thermohydraulique multiphasique/CEA-G (Grenoble) - Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (Fontenay-aux-Roses ; 2002-....)
Jury : Président / Présidente : Michel Favre-Marinet
Rapporteur / Rapporteuse : Catherine Colin, Lounès Tadrist

Résumé

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L'explosion de vapeur est un phénomène qui consiste en la vaporisation intense et rapide d'un réfrigérant suite à son contact avec un corps très chaud. Cette vaporisation peut entraîner la formation d'ondes de choc dont il faut pouvoir évaluer l'impact. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre la phénoménologie de l'explosion de vapeur à partir de l'analyse des résultats expérimentaux TREPAM. TREPAM est un dispositif expérimental permettant d'étudier le transfert thermique pendant la trempe dans l'eau d'un filament initialement porté à très haute température (jusqu'à 3000 K) dans des conditions de pression variant de 1 à 210 bar. Le travail de thèse a donc consisté en une évaluation du transfert thermique (résultat TREP AM) et en la détermination de la partition du flux perdu entre la vaporisation et le chauffage du réfrigérant. Pour ce faire, il a fallu dans un premier temps analyser les résultats TREP AM et notamment l'influence de la pression qui n'avait jamais été étudié auparavant. Afin d'établir une corrélation sur TREPAM, un modèle simplifié d'ébullition en film a été mis en place afin de définir des échelles. L'analyse d'échelle a alors permis de définir un critère définissant deux cas distincts : - 1e cas : la majorité du flux évacué par le filament sert essentiellement au chauffage de l'eau liquide - 2ème cas : la majorité du flux évacué par le filament sert essentiellement à la vaporisation de l'eau liquide. Dans le premier cas, une corrélation a été établie. Cette corrélation permet de retrouver le transfert thermique obtenu pour des expériences de trempe autres que TREPAM. Dans le deuxième cas, le nombre d'essais n'est pas suffisant pour établir une corrélation. La partition du flux n'étant pas accessible par l'expérience, un modèle d'ébullition en film plus complet basé sur une méthode intégrale a été étudié. Ce modèle permet de retrouver les flux expérimentaux de manière plus précise que les méthodes utilisées jusqu'à présent. Ceci provient de la prise en compte des termes convectifs. Le modèle donne une estimation crédible de la partition du flux transféré. Cette partition est ensuite analysée en fonctions des différents paramètres de fonctionnement