Refrodissement passif d'armoires de réseaux d'accès mobiles

Passive cooling of mobile access networks cabinets

• Auteur / Autrice : Ali Chehade
• Direction : Hasna Louahlia-Gualous
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des milieux fluides
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Caen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale structures, informations, matière et matériaux (Caen ; 1992-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire universitaire des sciences appliquées de Cherbourg (1994-....)
• Jury : Président / Présidente : Lounès Tadrist
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hasna Louahlia-Gualous, Lounès Tadrist, Yves Bertin, Bertrand Garnier, Yves Bertin, Najib Laraqui, Stéphane Le Masson
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Bertin, Bertrand Garnier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert

Chaleur

Énergie

Écoulement diphasique

Télécommunications

Refroidissement

Résumé

Ce rapport de these presente des etudes experimentales sur une boucle passive developpee pour le refroidissement d'armoires de telecommunication pour station de telephonie mobile. Le dispositif experimental est constitue d'un evaporateur et d'un condenseur relies entre eux par des tubes. L’analyse des resistances thermiques et les evolutions de pression et de temperature sont conduites pour mieux comprendre les principaux parametres affectant la performance thermique de la boucle de refroidissement. Les coefficients de transfert de chaleur au niveau de l’evaporateur et du condenseur sont compares avec des correlations preleves de la litterature. Des nouvelles correlations concernant les coefficients d'echange thermiques et qui sont issues des resultats experimentaux, sont proposees avec une erreur ± 10%. En outre, un modele base sur un assemblage de resistances thermiques est developpe pour predire les temperatures de fonctionnement, le debit massique du fluide caloporteur et les pertes de charge en fonction de la nature du fluide caloporteur. L'effet du taux de remplissage de la boucle, de la temperature ambiante et du debit massique du fluide de refroidissement du condenseur est etudie. En outre, des moyens d'intensification des coefficients d'echange thermique sont analyses. Un autre volet de ce travail consiste a appliquer cette boucle pour le refroidissement d'une armoire reelle de telecommunication dont le volume est trois fois celui du prototype d'armoire teste. Une nouvelle boucle est conÇue et est installee dans une reelle armoire de telecommunication fournie par orange. Deux configurations de condenseurs sont testees ; ce qui a montre l'impact de l'efficacite du condenseur sur les performances de la boucle de refroidissement. L'impact de la presence des ailettes au niveau des surfaces de l'evaporateur est aussi analysee.

In this work, experimental investigations on a closed passive loop are conducted for cooling outdoor telecommunication cabinets for mobile base station. The experimental setup consists of an evaporator and a condenser connected by two insulated tubes. System, loop, evaporator, vapor line, condenser, and liquid line thermal resistances analysis is directed additionally to the pressure and temperature evolutions to better understand the main parameters affecting the cooling system performance. The loop thermosyphon evaporator and condenser heat transfer coefficients are compared with available predictive correlations. New correlations for evaporation and condensation heat transfer coefficients in the thermosyphon are proposed under ±10% error. Besides, a model based on thermal resistances ensemble is developed and compared with experimental results in order to predict the loop pressure drop, fluid mass flow rate, and the system performance as function of the working fluid nature. The effect of the fill charge ratio, condenser jacket coolant inlet temperature and mass flow rate are investigated. Moreover, techniques to enhance the heat transfer in the loop are examined. Additional loop was designed, fabricated, and installed on a real orange telecommunication cabinet. Two condenser configurations were tested to show condenser effectiveness impact on the cooling loop performance. The influence of the presence of the fins on the surfaces of the evaporator is also analyzed.