Modélisation numérique de la déshumidification de l'air humide dans les échangeurs de chaleur à tubes ailetés

par Mohamed Saghir Ba Mohammed

Thèse de doctorat en Génie mécanique et énergétique

Sous la direction de Bernard Baudoin.

Soutenue en 2007

à Valenciennes .


  • Résumé

    Ce mémoire de thèse présente des simulations numériques de la déshumidification d’un écoulement d’air humide dans des échangeurs thermiques de chaleur. La déshumidification de l’air est modélisée par la mise en place d’un modèle de condensation spécifiquement développé et intégré dans un code de calcul CFD. Deux approches différentes (monophasique et diphasique) de modélisation de l’écoulement air humide/condensat sont proposées. Dans un premier temps, le modèle monophasique a été appliqué à un échangeur à ailettes planes continues et à un autre à ailettes circulaires indépendantes. Les performances thermique et massique globales obtenues par le modèle de condensation ont été favorablement comparées à des données expérimentales issues de la littérature. L’analyse numérique est complétée par une étude expérimentale permettant de prendre des photographies des distributions du condensat sur l’ailette d’un motif d’échangeur thermique à ailettes planes continues. La validation locale est effectuée par confrontation de ces photographies avec les distributions de la fraction massique de condensat issues des résultats numériques. Ces simulations ont servi à l’analyse des liens et interactions locales entre la topologie de l'écoulement côté air dans l’échangeur et les transferts couplés de chaleur et de masse lors de la condensation de l'air humide sur les surfaces froides de l’échangeur. Enfin nous avons décrit l'évolution du transfert de masse et de chaleur rang par rang pour différentes vitesses d’air à l’entrée de l’échangeur. Dans un deuxième temps, une modélisation diphasique de l’écoulement de l’air humide dans une géométrie d’un canal bidimensionnel est présentée. La validation est réalisée grâce à des comparaisons numérique/expérimental des débits de condensat récupérés et des puissances thermique et massique échangées entre l’air humide et les parois du canal. La modélisation diphasique de l’écoulement de l’air humide a montré des résultats très satisfaisants au niveau global par rapport à celle monophasique

  • Titre traduit

    Numerical modeling of the humid air deshumidification in finned-tubes heat axchangers


  • Résumé

    This dissertation presents numerical simulations of humid airflow dehumidification in heat exchangers. In-house condensation routines have been developed and implemented into a CFD package. The use of these routines was required in order to predict the partial condensation of the water vapor contained in the humid air on the fin surfaces. Two different modeling approaches (single-phase and two-phases) of the humid air/condensate flow are considered. In a first step, the single-phase model was applied to a continuous plate-fins and tubes heat exchanger. Besides, it was applied to an independent circular-fins and tubes heat exchanger. The global mass and thermal numerical performances were obtained by means of the condensation model. Then, it was successfully compared with experimental data. The numerical analysis is complemented by an experimental study. Experimentations allow taking condensate distribution photographs on a simplified model of the plate-fins and tubes heat exchanger. The comparison between condensate distribution photographs and numerical results validates locally the current study. Numerical simulations are also used to analyze the relation and interaction between the air side flow topology and coupled heat and mass transfers. Finally, we describe the row by row evolution of mass and heat transfer for different inlet air velocities. In a second step, a two-phases modeling of the moist air flow throughout a two-dimensional channel geometry is presented. First results of the two-phases modeling of humid air flow showed very satisfactory global results compared to those of single-phase modeling

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XXIV-194 p.)
  • Annexes : Bibliographie p.177-182. Annexes

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  • Disponible sous forme de reproduction pour le PEB
  • Cote : 900456 TH
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