Transfert de masse et de chaleur dans les Injecteurs-condenseurs

par Siham Mikasser

Thèse de doctorat en Énergétique et thermique

Sous la direction de André Lallemand et de Jean-François Léone.

Soutenue en 2004

à Lyon, INSA , en partenariat avec CETHIL - Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (Villeurbanne, Rhône) (autre partenaire) .

mots clés

• Injecteurs à vapeur
• Thermodynamique
• Atomisation
• Écoulement diphasique
• Modèles mathématiques

Résumé

Dans une première partie en développe une analyse physique et thermodynamique des injecteurs condenseurs qui permet de comprendre le principe de fonctionnement de l'appareil et les différents phénomènes qui s'y déroulent. La deuxième partie est consacrée à l'étude expérimentale concernant des mini injecteurs condenseurs. Enfin, une modélisation des écoulements et des transferts dans l'injecteur condenseur a fait l'objet de la troisième partie. Elle a été abordée sous 2 formes : une modélisation globale 0D de l'injecteur condenseur et une modélisation 1D de la chambre de mélange. La modélisation 1D est subdivisée en 3 parties. La 1ère partie, est un modèle diphasique bifluide s'appuyant sur 6 équations de transport couplées avec une équation exprimant le titre du mélange. La 2ème partie est un modèle diphasique homogène comportant 3 équations de transport. Au col de la chambre de mélange, une onde de condensation se développe et est modélisée par des conditions de saut.

Résumé

This study develops a physic and thermodynamic investigation of the condensing-injector that allows understanding the assumption of operating and the various physics phenomena intervening. Then, an experimental study concerning the small size condensing-injector was proposed. Lastly, the modelling of the flows were approached in two forms: a total modelling 0D of the condensing-injector and a modelling 1D of the mixing chamber. Thus, 3 analytical formulations were employed for distinct flow patterns in the mixing chamber. The 1st part is a two-phase flow model based on a system in 6 equations of transport coupled with an equation of the witness fraction. The 2nd part resumes the homogeneous mode that composed of 3 equations of transport. The occurrence of shock phenomena is possible in the throat of the mixing chamber, so the analytical formulation of the condensation shock is described according to conditions shock.