Etude expérimentale de la dépressurisation rapide du C6F14 et caractéristiques du brouillard formé

par Clélia Desnous

Thèse de doctorat en Mécanique, génie mécanique

Sous la direction de Alain Cartellier et de Jean-Philippe Matas.

Soutenue le 14-12-2012

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire des Ecoulements Géophysiques et Industriels (équipe de recherche) .

Le président du jury était Henda Djeridi.

Le jury était composé de Alain Cartellier, Jean-Philippe Matas, Pierre Boivin, Richard Saurel, Marie Theron.

Les rapporteurs étaient Catherine Colin, Fabrice Lemoine.


  • Résumé

    La vaporisation explosive, ou flashing, par dépressurisation rapide du C6F14 au travers d'une vanne à boisseau sphérique est analysée expérimentalement sur une grande plage de surchauffe. Les visualisations rapides montrent un jet s’ouvrant très largement en aval, preuve de l'existence d'un fort gradient de pression. Des mesures locales par sonde optique et par vélocimétrie phase Doppler ont permis de caractériser tailles, vitesses, concentration et flux numérique des gouttes en fonction de la surchauffe. La faible influence du degré de surchauffe sur la remontée en pression et sur les tailles et flux de gouttes suggère que le champ de pression s’adapte, et que par conséquent le liquide est soumis à une surchauffe locale bien plus faible que la surchauffe globale imposée. Différents scenarii sont discutés pour expliquer les observations, dont le fait que les tailles de gouttes sont peu sensibles à la surchauffe. Celui basé sur l’existence d’un front d’ébullition est le plus probable.

  • Titre traduit

    Experimental study of the depressurization of C6F14 and spray characterization


  • Résumé

    Depressurization (flashing) experiments through a ball valve were conducted with C6F14 for a large range of superheat. High-speed imaging shows a rapid and wide expansion of the jet, which evidences strong pressure gradients. Local measurements with phase detection optical probes and phase Doppler velocimetry were used to characterize size, speed, concentration and volumetric flux of drops as a function of superheat. The level of superheat has little influence on the vaporized fraction and on drop size and flux: this suggests that due to strong pressure gradients the liquid sees a much weaker level of superheat than the global superheat imposed on the system. Different scenarii are discussed to explain observations, in particular the fact that drop size remains approximately constant independent of the superheat. A scenario based on the existence of a boiling front seems to be the most consistent.


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