Optimisation des montages industriels et économie d’énergie par maîtrise de la convection naturelle dans les cavités thermiques diodes

par Esther Zarco Pernia

Thèse de doctorat en Énergétique et génie des procédés

Sous la direction de Abderrahmane Baïri.

Soutenue en 2013

à Paris 10 .


  • Résumé

    L'objectif de notre travail est la quantification et la qualification du transfert de chaleur qui se produit dans les cavités parallélogrammatiques basés sur les différents paramètres qui peuvent intervenir. Cette enceinte est formée de deux parois actives et deux passives, avec l’air comme fluide caloporteur. Les deux premières parois sont toujours maintenues verticales et elles sont appelées actives par le fait qu’elles sont les responsables de la création de l'écoulement de convection naturelle grâce à une différence des températures entre elles. Les deux autres parois passives (horizontales dans un premier cas) sont adiabatiques. Beaucoup de configurations différentes de cette cavité peuvent être étudiées par la simple variation de l'angle d'inclinaison des parois passives par rapport à la direction horizontale. Lorsque l’angle d'inclinaison des parois passives est négatif, la paroi active chaude reste placée au-dessus de la paroi froide, et le transfert de chaleur par convection naturelle diminue par rapport au cas de la cavité carrée (angle nul). La cavité est dite isolante dans le sens du mot convectif. Pour les angles positifs la paroi chaude est située en dessous de la paroi froide. Pour ces configurations la convection naturelle est favorisée en trouvant un transfert maximum pour un angle optimal supérieur à 0°. À part une étude détaillée de la convection naturelle dans ces cavités, la nouveauté de ce travail réside en l’analyse de l’influence d’une masse thermique capacitive formant le mur chaud. Cette investigation, qui a comme but l’étude de l’interaction entre la conduction et la convection naturelle, n'a jamais été étudiée auparavant dans ce type de cavités. Plusieurs matériaux avec des propriétés physiques très différentes seront donc analysés.

  • Titre traduit

    ˜ œOptimization of industrial installations and energy savings by management of natural convection in thermal diodes cavities


  • Résumé

    The aim of this work is the quantification and qualification of heat transfer that occurs in parallelogrammic cavities based on various parameters. This enclosure is formed of two active and two passive walls, with air as the closed fluid. The first two walls are always maintained vertical and they are called active because they create the natural convection flow inside the cavity through a temperature difference between them. The other two passive walls (horizontal at the first time) are adiabatic. Many different configurations of the cavity can be studied by simple variation of the angle of inclination of the passive walls with respect to the horizontal direction. When the inclination angle of the passive wall is negative, the active hot wall is above the cold wall, and the heat transfer by convection decreases compared with the case of the square cavity (angle zero). The cavity is called insulated in the convective meaning of the wall. For positive angles the hot wall is located below the cold one. For these configurations, natural convection is enhanced and we find a maximum transfer rate for an optimum angle greater than 0°. In addition to the detailed study of natural convection in these cavities, the novelty of this work is the analysis of the influence of a capacitive thermal mass forming the hot wall. This investigation, whose objective is the study of the interaction between conduction and natural convection, has never been studied before in this type of cavities. Several materials with very different physical properties will therefore be analyzed.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (184 f.)
  • Annexes : Bibliogr. p.171-184.

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  • Bibliothèque : Université Paris Ouest Nanterre La Défense. Service commun de la documentation.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : T13 PA10-186
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