Etude expérimentale de la convection naturelle dans une enceinte parallépipédique allongée et inclinée, ouverte aux extrémités et chauffée par le haut : application aux toitures solaires

par Tika Bunnag

Thèse de doctorat en Sciences physiques. Mécanique énergétique

Sous la direction de Lucien Elegant.

Soutenue en 2001

à Nice .


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Experimental study of laminar free convection in open ended rectangular channel heated frop the top : application to roof solar collector


  • Résumé

    Le travail présenté dans ce mémoire porte sur une étude expérimentale de la convection naturelle thermique dans une enceinte parallélépipédique allongée et inclinée, ouverte aux extrémités et chauffée par le haut. En effet, bien que de très nombreux travaux aussi bien théoriques qu’expérimentaux aient été consacrés à l’étude de telle enceinte, le cas considéré où l’enceinte est chauffée par le haut a, à notre connaissance, été peu considéré. Ensuite, nous présentons l’ensemble des résultats de mesures des différents cas inclinés (15, 30, 45, 60 et 75 degrés). Les distributions longitudinales et transversales des températures des parois et d’air, les vitesses de l’air, et le coefficient local d’échange convectif sont analysés et discutés. Une analyse de l’incertitude du dispositif expérimental effectuée sur les mesures de densité de flux de chaleur et de la température de la plaque chauffée démontre bien la fiabilité du système. Enfin, nous proposons des corrélations donnant le débit adimensionnel induit par l’enceinte, exprimé sous la forme du nombre de Reynolds, et le nombre moyen de Nusselt en fonction du nombre de Reynolds, et le nombre moyen de Nusselt en fonction du nombre de Rayleigh, de l’angle d’inclinaison, et d’un nombre caractéristique des dimensions de l’enceinte défini par le rapport de la distance entre les deux grands plans parallèles et la longueur de l’enceinte. Ces corrélations peuvent être utilisées pour des applications pratiques comme la modélisation numérique de la convection naturelle thermique des configurations de géométrie semblable et le dimensionnement de toitures solaires.


  • Résumé

    This thesis presents experimental investigation of free convection in opened inclined rectangular channel heated from the top with a uniform heat flux. To this end, an experimental setup was built by using two parallel plates 1 m wide and 1. 5 m long. The distance between the upper and lower plates could be adjusted up to 19 cm and the tilt angle of the channel could be adjusted as required from the horizontal to the vertical position. The sides were well insulated. Three constant heat flux densities (262, 408, 574 W/m2) and two air gaps (14 and 19 cm) and tilt angles (15, 30, 45, 60 and 75°) were considered. Data analysis was made under steady state condition to develop correlation ships between Nusselt (Nu) and Reynolds number (Re), introduced to calculate the air flow rate induced by the channel, as a function of Rayleigh number (Ra), tilt angle and the channel aspect ratio defined as the ration between the distance between the plates and the channel length. The developed correlations could be used for modeling such configuration and roof solar collector. The experimental set-up was validated by comparing its output to a common wall configuration. The case of horizontal channel was also investigated. Experimental analysis was conducted with the help of an available computer code, which we modified to suit our configuration and related boundary conditions.

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Informations

  • Détails : 83 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. [74]-76. Résumé en anglais

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  • Bibliothèque : Université Nice Sophia Antipolis. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 01NICE5676
  • Bibliothèque : Université Nice Sophia Antipolis. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 01NICE5676bis
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