Étude expérimentale du coefficient de transfert thermique dans une ligne d'échappement présentant une singularité

par François Bouloc

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur. Thermique

Sous la direction de Brahim Bourouga.


  • Résumé

    Le présent travail porte sur l'étude expérimentale des transferts thermiques au sein d'une ligne d'échappement présentant une singularité de type coude à angle droit. On étudie l'influence de la fréquence d’intermittence de l’écoulement des gaz d'échappement et du débit masse moyen sur la valeur du coefficient de transfert gaz-paroi. L'application principale de cette étude est la conception de nouvelles lignes d'échappement permettant de réduire l'émission de polluants. Un dispositif expérimental à été conçu dans le but de réaliser des expériences dans des conditions bien maîtrisées, et permettant une exploitation et une interprétation des résultats plus aisée que pour les mesures obtenues sur banc moteur. Ce dispositif permet de générer un écoulement d'air chaud intermittent, et de mesurer le coefficient de transfert instantané dans deux géométries représentatives des lignes d'échappement : un tube droit et un coude. L'instrumentation à été étudiée et réalisée dans le but de réduire au maximum le caractère intrusif de la mesure. Pour les mesures du champ de température dans l’écoulement de gaz, on a recours à des sondes de température à deux thermocouples afin de s’affranchir de l’inertie thermique des capteurs. On utilise notamment la méthode de Tagawa pour remonter à la température réelle de l’écoulement. Les résultats expérimentaux montrent que, quelles que soient les conditions de fréquence et de débit, le coefficient de transfert à l’interface canal - écoulement intermittent est supérieur à celui de que l’on estime dans les même condition de température et de débit masse à l’interface écoulement continu-paroi. Ce résultat est vrai aussi bien pour le tube droit que pour le coude. Enfin, on à pu observer qu'il y a un pic d'intensification du coefficient de transfert à une fréquence précise, qui diffère selon que l’on considère le canal droit ou celui coudé

  • Titre traduit

    Experimental study of the heat transfer coefficient in an exhaust pipe owning a singularity@


  • Résumé

    The present work focus on the experimental study of heat transfer in an exhaust pipe composed of a bend with a right angle. We study the influence of intermittence frequency and mass flow on the value of the heat transfer coefficient gas-wall. The main application of this study is the conception of new exhaust pipe allowing to reduce pollutant rejection. An experimental device was set up in order to achieve experiments in well-controlled conditions, allowing to obtain measures more easily understood than those obtain on engine test rig. This experimental device is designed to generate a hot intermittent airflow and to measure the instantaneous heat transfer coefficient in the two geometries of the exhaust pipe: a straight pipe and right angle bend. The instrumentation was studied and made in order to reduce as much as possible the intrusive character of measurement. For gas temperature measurement, we use a two thermocouples probe to be free from their inertia. Tagawa's method is used to estimate the real gas temperature. The experimental results show that whatever is the frequency or the mass flow, the heat transfer coefficient between the intermittent gas flow and the wall is greater than the one estimated in the same conditions with a continuous flow. This is verified for both straight pipe and bend. It was observed that a intensification peak occurs for a specific frequency, which is different whether the straight pipe or the bend is under consideration.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (172 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 165-172. Index

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  • Cote : Th2215
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