Titre : |
Effet des ondulations internes des surfaces sur les caractéristiques dynamiques et thermiques des écoulements forcés dans les tubes concentriques : applications aux mini-échangeurs de chaleur |
Type de document : |
texte imprimé |
Auteurs : |
BEGAG, Abdelaziz, Auteur ; SAIM, Rachid, Auteur |
Editeur : |
Université tlemcen |
Année de publication : |
2020 |
Importance : |
109 p. |
Présentation : |
ill. |
Format : |
30 cm |
Accompagnement : |
cd |
Langues : |
Français (fre) |
Résumé : |
Cette thèse présente les résultats de deux études. La première concerne la convection forcée turbulente dans un mini-canal dans des conditions de flux thermique constant appliquées aux parois, et la seconde concerne l’investigation du transfert de chaleur conjugué dans un mini-échangeur de chaleur à tubes concentriques ondulés.
La section d'essai de la première étude est un canal avec deux plaques portant des ondulations de forme trapézoïdale avec des plissements en V, utilisant l'air comme fluide de travail. Les plaques ondulées ont été placées à l'intérieur d'un canal de 12,5 mm de hauteur et testées pour trois angles d'inclinaison différents, à savoir 20°, 40° et 60°. Le modèle a été simulé pour un flux thermique de 0,58 kW/m2, tandis que les nombres de Reynolds ont été considérés dans l'intervalle allant de 600 à 1400. Le modèle turbulent standard k-ε a été utilisé pour simuler les développements d'écoulement et de transfert de chaleur dans le canal. De plus, les équations gouvernantes ont été résolues en utilisant la méthode des volumes finis dans une disposition de grille uniforme structurée. Les résultats montrent que la surface ondulée a un impact significatif sur l'amélioration du transfert de chaleur et de la chute de pression en raison de la rupture et de la déstabilisation se produisant dans la couche limite thermique.
La deuxième étude visait à analyser l'amélioration du transfert de chaleur grâce à l'utilisation simultanée de tubes ondulés intérieurs et extérieurs concaves et convexes dans un échangeur de chaleur à tubes concentriques. L'eau chaude et l'eau froide ont été utilisées comme fluides de travail. Les simulations ont été réalisées pour une configuration à contre-courant, avec des débits massiques d'eau chaude et d'eau froide compris entre 0,04 et 0,2 kg/s. La température d'entrée du fluide chaud a été fixée à 40°C et celle du fluide froid à 15°C. La méthode des volumes finis a été utilisée pour résoudre le modèle mathématique qui a permis d'obtenir la distribution de température, le taux de transfert de chaleur, ainsi que la génération d'entropie. Les résultats obtenus ont montré que les ondulations conduisent à une amélioration du taux de transfert de chaleur grâce à une surface d'échange plus élevée. Un meilleur nombre de Nusselt moyen a également été obtenu à partir de l'arrangement de tubes ondulés concaves avec un angle de déphasage de 180°. |
Effet des ondulations internes des surfaces sur les caractéristiques dynamiques et thermiques des écoulements forcés dans les tubes concentriques : applications aux mini-échangeurs de chaleur [texte imprimé] / BEGAG, Abdelaziz, Auteur ; SAIM, Rachid, Auteur . - Université tlemcen, 2020 . - 109 p. : ill. ; 30 cm + cd. Langues : Français ( fre)
Résumé : |
Cette thèse présente les résultats de deux études. La première concerne la convection forcée turbulente dans un mini-canal dans des conditions de flux thermique constant appliquées aux parois, et la seconde concerne l’investigation du transfert de chaleur conjugué dans un mini-échangeur de chaleur à tubes concentriques ondulés.
La section d'essai de la première étude est un canal avec deux plaques portant des ondulations de forme trapézoïdale avec des plissements en V, utilisant l'air comme fluide de travail. Les plaques ondulées ont été placées à l'intérieur d'un canal de 12,5 mm de hauteur et testées pour trois angles d'inclinaison différents, à savoir 20°, 40° et 60°. Le modèle a été simulé pour un flux thermique de 0,58 kW/m2, tandis que les nombres de Reynolds ont été considérés dans l'intervalle allant de 600 à 1400. Le modèle turbulent standard k-ε a été utilisé pour simuler les développements d'écoulement et de transfert de chaleur dans le canal. De plus, les équations gouvernantes ont été résolues en utilisant la méthode des volumes finis dans une disposition de grille uniforme structurée. Les résultats montrent que la surface ondulée a un impact significatif sur l'amélioration du transfert de chaleur et de la chute de pression en raison de la rupture et de la déstabilisation se produisant dans la couche limite thermique.
La deuxième étude visait à analyser l'amélioration du transfert de chaleur grâce à l'utilisation simultanée de tubes ondulés intérieurs et extérieurs concaves et convexes dans un échangeur de chaleur à tubes concentriques. L'eau chaude et l'eau froide ont été utilisées comme fluides de travail. Les simulations ont été réalisées pour une configuration à contre-courant, avec des débits massiques d'eau chaude et d'eau froide compris entre 0,04 et 0,2 kg/s. La température d'entrée du fluide chaud a été fixée à 40°C et celle du fluide froid à 15°C. La méthode des volumes finis a été utilisée pour résoudre le modèle mathématique qui a permis d'obtenir la distribution de température, le taux de transfert de chaleur, ainsi que la génération d'entropie. Les résultats obtenus ont montré que les ondulations conduisent à une amélioration du taux de transfert de chaleur grâce à une surface d'échange plus élevée. Un meilleur nombre de Nusselt moyen a également été obtenu à partir de l'arrangement de tubes ondulés concaves avec un angle de déphasage de 180°. |
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