Etude expérimentale de l'ébullition libre de l'azote liquide en régime transitoire sur des rubans en laiton

par Rachid Agounoun

Thèse de doctorat en Mécanique et énergétique

Sous la direction de Rahal Boussehain.

Soutenue en 2004

à Nancy 1 , en partenariat avec Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Azote liquide
• Transitions de phases

Résumé

Le phénomène d'ébullition libre est utilisé pour le refroidissement des parois dans plusieurs domaines tels que l'industrie pétrolière et la production d'énergie électrique. Pour quantifier les échanges thermiques, nous avons réalisé une étude expérimentale d'ébullition libre de l'azote liquide en régime transitoire sur un ruban en laiton en imposant la densité de flux. Les résultats montrent que l'ébullition débute avec un certain retard qui engendre des surchauffes pariétales importantes et que lors de son déclenchement, la température est fortement liée à la vitesse de chauffage et au temps d'attente entre la procédure préliminaire et l'échelon de flux imposé. Pour éviter une forte surchauffe au déclenchement de l'ébullition, il est possible de maintenir une température surfacique supérieure à une certaine limite. Il peut ainsi être recommandé de toujours dissiper un faible flux pour que la température surfacique soit suffisante afin de faciliter l'activation des sites de nucléation.

Résumé

Pool boiling phenomena is used for cooling surfaces in several fields such as petroleum industry and the electricity production. In order to quantify the heat exchange, we made an experimental study of the nitrogen pool boiling on a brass ribbon in transient conditions for a fixed flux density. The results show that boiling begins with a certain delay which generates important parietal overheating and, at the time of its release, the temperature is strongly related to the heating rate and the waiting period between the preliminary procedure and the imposed flux. To avoid the strong overheating with the onset nucleate boiling, it is possible to maintain a surface temperature higher than certain limit. Thus, It can be recommended always to dissipate a weak flux so that the surface temperature is sufficient in order to facilitate the activation of nucleation sites.