Gel d'un fluide chaud s'écoulant sur une paroi froide : modélisation de la résistance d'interface

par Nathalie Rougnon-Glasson

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Francis Durand.

Soutenue en 1993

à Grenoble INPG , en partenariat avec Centre d'études nucléaires (Grenoble ; 1956-2006) (laboratoire) .

mots clés

• Sciences appliquees
• Genie chimique
• Cristallisation
• Liquide solide
• Solidification
• Germination
• Interface
• Modelisation
• Coulabilite
• Crystallization
• Liquid solid
• Solidification
• Germination
• Interface
• Modeling
• Castability

Résumé

Dans la modelisation de la solidification rapide d'un liquide s'ecoulant dans une structure froide, il s'est avere necessaire d'introduire une resistance d'interface limitant le flux de chaleur du fluide vers la paroi. Dans un premier temps, nous presentons les essais de coulabilite dans lesquels une telle resistance a ete mise en evidence et nous en donnons un ordre de grandeur. Dans un deuxieme temps, une etude bibliographique sur la formation de la zone de peau permet d'expliquer les phenomenes physiques responsables de cette resistance d'interface. Celle-ci est due au fait que le contact fluide-paroi n'est pas parfait. Avant solidification le fluide et la paroi sont en contact sur un nombre fini de points. Il y a nucleation sur un certain nombre d'entre eux. Les noyaux predendritiques ainsi formes determineront les contacts finaux a travaux lesquels la chaleur va s'evacuer. Dans deux series d'essais, nous avons observe que le nombre de noyaux predendritiques est proportionnel au carre de la vitesse du fluide. Ce resultat a alors ete utilise pour etablir une expression semi-empirique du coefficient de transfert de chaleur par un calcul de conduction a travers les points de contact. Cette formulation permet d'interpreter les differents essais de gel de dioxyde d'uranium. Pour completer cette etude, nous avons ensuite adapte un modele de nucleation pour determiner le nombre de noyaux predendritiques introduit de maniere empirique dans l'expression du coefficient de transfert de chaleur. Ceci nous a permis d'interpreter les resultats obtenus en absence de convection

Titre traduit

Freezing of a hot fluid flowing on a cold substrat: modelling of the interfacial resistance

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