Modélisation des transferts de chaleur et de masse dans les caloducs : contribution à l'analyse des phénomènes d'interfaces intervenant dans les écoulements diphasiques

par Rémi Bertossi

Thèse de doctorat en Énergie, thermique, combustion

Sous la direction de Yves Bertin et de Vincent Ayel.


  • Résumé

    Les caloducs permettent, au sein des équipements dans lesquels ils sont intégrés, de transférer de grandes quantités de chaleur en utilisant l'enthalpie de changement de phase d'un fluide à l'état de saturation. Ils garantissent ainsi de faibles gradients de températures. Grâce à leur fiabilité, leur autonomie et leur encombrement réduit, les caloducs sont des technologies dont le développement est en plein essor. La compréhension de la physique mise en jeu dans ces systèmes requiert une modélisation numérique fine des phénomènes régissant les transferts de masse et de chaleur qui s'y produisent. Cette thèse s'intéresse plus particulièrement à la modélisation des échanges au sein des deux technologies particulières que sont les caloducs à pompage capillaire à rainures axiales et les caloducs tournants. Ce mémoire fournit d’abord, dans les deux premiers chapitres, une présentation générale des caloducs et des phénomènes physiques intervenant dans leur fonctionnement. Suit, une caractérisation complète de la micro-région située en haut des rainures des évaporateurs de caloducs rainurés. Cette région constitue une zone d'échange privilégiée. Des résultats originaux sont mis en évidence et sont établies, en particulier, des corrélations permettant de modéliser précisément cette micro-région au sein de modèles acroscopiques d'évaporateur. Le modèle utilisé pour la description de la micro-région est ensuite étendu à la caractérisation des transferts de masse et de chaleur au sein du film de liquide le long d'un caloduc tournant. Les résultats permettent alors de quantifier l'influence de certaines conditions de fonctionnement du caloduc sur ses performances. Enfin, à l'aide du code Trio_U développé au CEA-Grenoble, de premières caractérisations de comportement à l'interface liquide/vapeur sont effectuées pour des situations d'écoulements simples avant d'envisager d'étendre nos premiers travaux à la modélisation thermo- hydraulique d'un caloduc complet.

  • Titre traduit

    Modeling of heat and mass transfers in heat-pipes, contribution to the analysis of interface phenomena interfering in two-phase flow


  • Résumé

    Heat pipes are highly efficient devices thanks to the use of latent enthalpy of a fluid at saturation state characterizing the liquid/vapour phase change. They can transfer heat flux maintaining little temperatures gradients. Thanks to their reliability, their autonomy and their little size, they are more and more used in many applications. The better understanding of physical phenomena interfering in these systems requires an accurate numerical modelling of heat and mass transfers. This thesis particularly focuses on the transfers modelling in two main different technologies: grooved heat pipes and rotating heat pipes. In a first chapter, a general description of heat pipes is exposed. The second chapter focuses on the description of the physical phenomena occurring in such devices. In grooved heat pipes, important part of the heat flux injected goes through a little region called micro-region. It is localized at the top of the grooves in the evaporator. A model of this region is presented where original results are exposed; correlations are notably proposed to characterize precisely this zone in a macroscopic model of evaporator. The model used here is then adapted to the description of heat and mass transfer through the liquid film along a rotating heat pipes. The results obtained permits to show the influence of the different operating conditions on the heat pipe performances. Finally, thanks to software developed by the CEA-Grenoble, Trio U, first characterisations of the behaviour of liquid/vapour interface are done for simple two phase flows. This study will permit, in the future, to complete the previous modellings: the final aim is to develop a complete thermo-hydraulic model of heat pipe.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (212 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 79 réf.

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 008416
  • Bibliothèque : Université de Poitiers. Service commun de la documentation. Section Sciences, Techniques et Sport.
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