Modélisation de la detente diphasique d'un fluide pur

par Roger William Guiguemde

Thèse de doctorat en Energétique - Transferts Thermiques

Sous la direction de Monique Lallemand.

Soutenue en 1990

à Lyon, INSA , en partenariat avec LEA - Laboratoire d'Energétique et d'Automatique (Lyon, INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Pompes à chaleur
• Écoulement diphasique
• Détendeur

Résumé

Une installation de pompe à chaleur eau-eau, équipée d'un détendeur numérique mis au point au Laboratoire a été conçue afin d'étudier l'amélioration du fonctionnement de la machine. L'étude expérimentale a eu pour objet de caractériser un tel détendeur, d'analyser son influence sur les performances de la pompe à chaleur et d'effectuer une étude comparative avec un détendeur thermostatique. Les gains obtenus avec le détendeur numérique deviennent notables en régime variable loin du point de fonctionnement nominal. De plus, il apparaît que, dans les orifices de grande section, l'écoulement peut être critique, ce qui limite le débit massique. Afin de dimensionner les orifices du détendeur et de prévoir les conditions de criticité, une modélisation de la détente diphasique du fluide a été effectuée en régime permanent et monodimensionnel. Chaque phase est prise en compte séparément et les transferts de masse, de quantité de mouvement et d'énergie à l'interface liquide-vapeur sont calculés à l'aide de lois théoriques établies à partir de la modélisation des forces d'interaction et des flux de chaleur entre phases selon les différentes. Configurations d'écoulements. Le modèle permet le calcul d'écoulements à bulles, à gouttelettes, annulaires et stratifiés. L'identification des différentes configurations est réalisée par l'utilisation de la méthode de Taitel et Dukler qui définit les: critères de transition d'une configuration à l'autre.

Titre traduit

= modelling of a pure fluid two-phase expansion

Résumé

[A water-water heat pump station with a laboratory set digital expansion valve has been conceived in order to study the improvement of the machine's operation. The goal of this experimental study is to characterize such an expansion valve, to analyse its influence on heat pump performance and to drive a comparative study with a thermostatic expansion valve. The gains obtained with the digital expansion valve become significant in variable mode far from the nominal operation point. Moreover, it shows that, at orifices with large section, the fluid flow could be critical, which limits the mass. Flow rate. The modelling of the fluid two phases expansion has been developed for permanent operation made and in one-dimension in order to size the orifices of the expansion valve and to predict critical conditions. Each phase is taken in charge separately and the mass, momentum and energy transfers at the liquid-vapour interface are calculated by means of. Theoretical laws:established from the modelling of interaction forces and heat fluxes between phases with respect to the various flow configurations. This model allows the treatment of flows with bubbles, droplets, or annular or stratified flows. The identification of the various configurations is realized by mean so Taitel and Dukler method which defines the criteria of transition from one configuration to another. ]