Analyse des mécanismes contrôlant la croissance et l'ascension d'une bulle isolée en ébullition nucléée

par Nadine Ginet

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Monique Lallemand.


  • Résumé

    Le présent travail concerne l'étude des mécanismes fondamentaux régissant les transferts de chaleur en ébullition nucléée. Une étude expérimentale de l'ébullition du n-pentane sur une paroi horizontale à partir d'un site de nucléation unique a été effectuée. Afin de déterminer les paramètres caractéristiques des bulles, la visualisation par caméra rapide et l'anémométrie à fils chauds ont été utilisées respectivement pour l'étude de la croissance et de l'ascension des bulles. On montre que pendant la croissance, la forme des bulles est proche d'un ellipsoïde de grand axe vertical. En effet, les forces de tension superficielle et de flottabilité sont prépondérantes alors que la force d'inertie du liquide est négligeable. L'effet du flux pariétal, de la pression et de la nature de la paroi sur la croissance des bulles et leur diamètre de détachement a été étudié. En ascension, les bulles sont encore ellipsoïdales mais de petit axe vertical diminuant sous l'effet de la force de traînée. La vitesse d'ascension se stabilise à la vitesse terminale, résultant de l'équilibre des forces exercées sur la bulle, 4 à 5 mm au-dessus de la paroi. Un modèle est développé pour représenter la croissance des bulles, tenant compte des transferts de chaleur au niveau de la microcouche et du dôme, ces derniers dépendant de la fraction de la bulle immergée dans la couche limite thermique.

  • Titre traduit

    = Analysis of the mechanisms governing growth and rise of a single bubble in pool boiling


  • Résumé

    This study deals with fundamentals mechanism governing beat transfer in pool boiling. Pool boiling of n-pentane, from a single nucleation site; have been experimentally studied on a horizontal wall. Hot wire anemometry and visualisation by means of a high-speed camera has been used to study bubble growth and rise respectively. During bubbles growth, bubble shape is shown to be ellipsoidal, with a vertical big axis. This can be explained by the fact that surface tension force and buoyancy are preponderant forces, while inertia force can be neglected. The effect of beat flux, pressure and wall material on bubble growth and detachment diameter has been studied. During their rise, bubbles are still ellipsoidal but with a small vertical axis, which is decreasing because of the increase of the drag force. At about 4 or 5 mm above the wall, rise velocity reaches the terminal velocity, defined by equilibrium between the different forces acting on the bubble. A model of bubble growth is developed, considering heat transfer in the micro layer and around the bubble dome, the latter depending of bubbles fraction immersed in the thermal boundary layer•

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Informations

  • Détails : 1 vol. (220 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. P.175-187

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2359)
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