Contribution à l'optimisation de circuits thermoconvectifs

par Nelu - Cristian Chereches

Thèse de doctorat en Mécanique et énergétique

Sous la direction de Nicolae Taranu et de Jacques Padet.

Soutenue en 2006

à Reims .


  • Résumé

    L'écoulement du fluide ainsi que le transfert de chaleur par convection mixte sont analysés dans le circuit thermoconvectif à plusieurs canaux de refroidissement d'un transformateur électrique de puissance triphasé en colonnes immergé dans un bain d'huile minérale à l'intérieur d'une cuve. Les objectifs de ce travail sont l'optimisation du transfert de chaleur et la limitation de la température du point chaud tout en assurant une bonne compréhension des phénomènes thermiques et dynamiques mis en jeu à l'intérieur du transformateur électrique. Dans un premier temps, différentes configurations géométriques ont été conçues et étudiées afin de choisir la meilleure solution pour le refroidissement du transformateur lorsque celui-ci est soumis à un régime permanent de fonctionnement. L'étude comparative des résultats a montré qu'un écoulement dirigé de l'huile par un obstacle placé à l'entrée du fluide est une bonne solution dans un système multicanaux. Ensuite, les approximations faites dans la modélisation ont été validées par des mesures effectuées sur un transformateur réel fonctionnant en régime permanent. L'étude réalisée en régime transitoire a mis en évidence que l'hypothèse d'une densité de flux imposée sur les parois du noyau et des enroulements n'est plus valable et que l'utilisation d'une source interne de chaleur est nécessaire. Dans un deuxième temps, afin d'approfondir l'analyse, en se basant sur un calcul semi-analytique une étude a été faite sur un seul canal entre deux plaques planes verticales afin de déterminer l'espacement optimal et de trouver des critères pour distinguer les différents régimes convectifs.

  • Titre traduit

    Contribution to the optimisation of thermoconvection circuits


  • Résumé

    The fluid flow as well as the heat transfer by mixed convection are analysed within a thermoconvection circuit with several cooling channels of a three - phase power transformer with columns immersed in a mineral oil bath inside a tank. The objectives of this work are the heat transfer optimisation and the hot spots temperature limitation insuring a good comprehension of the thermal and dynamic phenomena that occurs inside the power transformer. Initially, different geometrical configurations were conceived and studied in order to choose the best solution for cooling the power transformer when it is constrained to a steady state functioning. The comparative study of the results showed that the redirected flow of oil by an obstacle placed at the entry of the fluid is a good solution in a multichannel system. Then, the approximations made in modelling were validated by the measurements taken on an actual power transformer working in steady state. The study carried out in transient state highlighted that the assumption of an imposed heat flux on the walls of the core and of the windings is no longer valid and the use of an internal heat source is necessary. Second, for a deeper analysis, based on a semi-analytical calculation, a study was made on only one channel between two vertical parallel plates in order to determine the optimal spacing and to find criteria to distinguish among the different convection regimes.

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Informations

  • Détails : 254f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 251-254

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  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 06REIMS001
  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 06REIMS001Bis
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