Transfert thermique et flux critique dans un écoulement hélicoi͏̈dal en tube chauffé uniformément

par Jean Boscary

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Jean Fabre.

Soutenue en 1995

à Toulouse, INPT .

mots clés

• Fusion nucléaire
• Réacteurs refroidis par eau
• Ébullition
• Transfert de chaleur
• Fusion nucléaire contrôlée
• Tokamaks
• Tourbillons (mécanique des fluides)
• Plasmas (gaz ionisés)

Résumé

La conception des composants faisant face au plasma represente un enjeu capital pour les performances des prochains reacteurs a fusion thermonucleaire controlee. Ces elements de premiere paroi recevront des flux de chaleur excessivement eleves. Ils seront activement refroidis par des tubes de section exterieure rectangulaire dans lesquels circule de l'eau pressurisee en ebullition sous-saturee animee d'un mouvement helicoidal. Des experiences ont ete realisees afin d'analyser le transfert de chaleur et de determiner le flux de chaleur critique precurseur de l'assechement de la paroi. Des maquettes refroidies par de l'eau ont ete chauffees asymetriquement a l'aide d'un canon a electrons pour differentes conditions thermohydrauliques. L'apparition du flux de chaleur critique a ete detectee a l'aide d'une methode originale basee sur l'observation de la modification du champ de temperature sur la surface chauffee. La loi d'echange decrivant les differents modes de transfert de chaleur a la paroi du canal, convection forcee et ebullition sous-saturee, a ete etablie. Des simulations numeriques de la conduction de chaleur dans le materiau ont permis d'evaluer la distribution non homogene de temperature et de flux de chaleur a la paroi du canal non accessible a la mesure. La valeur du flux critique etant definie comme le flux de chaleur parietal maximal, on propose un modele de flux critique base sur le mecanisme d'assechement a la paroi de la sous-couche liquide situe sous un amas de vapeur. Ce modele est en accord avec l'experience

Titre traduit

Heat transfer and critical heat flux in a helicoidal flow of an asymetrical heated tube

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