Effets des nano- et micro-structurations de surface sur le transfert thermique en ébullition

par Hai Trieu Phan

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides, énergétique, procédés

Sous la direction de Philippe Marty.

Soutenue en 2010

à Grenoble INPG .

mots clés

• Angle de contact
• Ébullition

Résumé

Ce travail concerne l'étude du transfert thermique par ébullition dans des micro canaux avec l'objectif de développer des systèmes thermiques compacts adaptés aux composants de puissance miniaturisés. Les techniques de nano- et micro-structurations de surface ont été utilisées comme des méthodes novatrices pour améliorer les performances de transfert thermique ainsi que pour retarder l'assèchement intermittent qui apparaît dans les microcanaux. Dans un premier temps, des expériences d'ébullition en vase ont été réalisées afin de mettre en évidence l'impact d'un revêtement à l'échelle nanométrique sur les mécanismes d'ébullition nucléée. Dans un deuxième temps, une campagne expérimentale a été réalisée pour étudier l'ébullition convective dans un microcanal avec des échantillons nano- et micro-structurées. Ces études ont mis en évidence les effets de la mouillabilité et de la micro-structuration de surface sur le transfert thermique en ébullition.

Titre traduit

Effects of nano-and micro-surface treatments on boiling heat transfer

Résumé

This work investigates the flow boiling heat transfer in microchannels with the aim of developing compact cooling systems which can be adapted to miniaturized power components. Nano and micro-surface treatments were used as innovative techniques to improve the heat transfer performance as well as to delay the intermittent dryout. Initially, pool-boiling experiments were performed to highlight the impact of nanocoatings on nucleate-boiling mechanisms. Afterwards, a second experimental campaign was conducted to investigate the flow boiling in a microchannel with nanocoated and microstructured samples. These studies highlighted the impacts of surface wettability and of micro-patterning on two-phase flow patterns, pressure drop and heat transfer coefficient. Ln particular, significant enhancements in heat transfer coefficient and in intermittent dryout were obtained with micro-structured samples.