Contribution à l’étude thermique et dynamique de la cristallisation de l’eau surfondue

Contribution to the thermal and dynamic study of supercooled water crystallization

• Auteur / Autrice : Joao-Paulo Ribeiro
• Direction : Jean-Pierre Dumas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Pau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Liquides surfondus

Calculs numériques

Thermique

Croissance cristalline

Écoulement diphasique

Glace -- Fabrication

Résumé

Depuis la confirmation de la contribution des fluides frigorigènes aux problèmes environnementaux, des techniques se développent pour réduire leur impact, notamment par l’emploi d’un fluide secondaire dans les installations frigorifiques tel que le coulis de glace. Parmi les méthodes de production d’un tel fluide, il y a celle fondée sur la cristallisation de l’eau à la rupture de surfusion. Afin d’en contrôler les performances, des connaissances sur les aspects phénoménologiques de la rupture de surfusion sont nécessaires, et plus particulièrement sur les effets dynamiques et thermiques de la cristallisation au moment de la rupture de surfusion. Dans ce contexte, l’ouvrage présente des études expérimentales sur la rupture de surfusion de l’eau. Dans un premier temps, des visualisations ont permis de visualiser la manière dont le coulis de glace est obtenu. Dans un second temps, une étude de la cristallisation d’une masse d’eau soumise à différents degrés de surfusion dans un canal capillaire a permis d’analyser l’aspect thermique du phénomène et l’évolution dynamique de l’interface liquide-solide. Dans une dernière partie, le développement d’une simulation numérique décrivant les phénomènes thermiques et dynamiques qui se manifestent à la rupture de surfusion est présenté.

Since the confirmation of the refrigerants contribution to the environmental problems, techniques develop to reduce their impact, in particular by the use of a secondary fluid in refrigeration plants. Among the methods of production of such a fluid, there is that based on the crystallization of water at the supercooling breakdown. In order to control the performances of them, knowledge on the phenomenological aspects of supercooling breakdown are necessary, and more particularly on the dynamic and thermal effects. In this context, the work presents experimental studies on the supercooling breakdown. Initially, visualizations allowed to observe the way in which ice slurry is obtained. In the second time, a study of the crystallization of a mass of water subjected to various degrees of supercooling in a capillary channel permit to analyze the thermal aspect of the phenomenon and the dynamic evolution of the interface liquid-solid. In a last part, the development of a model describing the thermal and dynamic phenomena which appear at the supercooling breakdown is presented.