Ebullition en convection forcée du R22 et du R407C a l'intérieur de tubes horizontaux lisses et micro-ailetés

= Forced convective boiling of R22 and R407C inside horizontal smooth and microfin tubes

• Auteur / Autrice : Catalin Nicolae Branescu
• Direction : Monique Lallemand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Thermique et énergétique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CETHIL - Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Monique Lallemand, Michel Feidt, Dragos Hera, Julio Cesar Passos, André Lallemand, Christophe Marvillet, Philippe Haberschill, Etienne Merlin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Feidt, Dragos Hera

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermochimie

Convection

Transfert d'énergie

Résumé

Ce travail concerne la détermination des coefficients d'échange et des pertes de pression lors de l'ébullition du corps pur R22 et du mélange non azéotropique R407C à l' intérieur de tubes horizontaux, lisse et micro-ailetés. Un dispositif expérimental a été conçu pour étudier l'ébullition intratubulaire du fluide. Les essais ont été réalisés à densité de flux thermique constante et uniforme sur toute la longueur du tube. L'influence de la nature des tubes, de la densité de flux et de la vitesse massique sur le coefficient d'échange local et les pertes de pression locales a été étudiée. La contribution de chaque mécanisme d'ébullition aux échanges thermiques a été analysée. Par rapport au tube lisse, les tubes micro-ailetés conduisent à une amélioration des échanges thermiques allant jusqu'à 180 % alors que l'augmentation des pertes de pression est plus faible (75 %). Les coefficients d'échange• des tubes lisse et micro-ailetés lors de l' ébullition du R407C sont inférieurs à ceux du R22 de 15 à 35 % et les pertes de pression de 5 à 20 %. Les meilleures améliorations sont obtenues aux faibles vitesses massiques et densités de flux. Les lois obtenues à partir des résultats expérimentaux ont été intégrées dans un modèle d'évaporateur à eau. On en déduit qu'un tube micro-aileté permet de réduire de 21 à 40 % la longueur de l' échangeur par rapport à un tube lisse, selon la résistance thermique du côté eau.

The purpose of this study is to experimentally obtain the boiling heat transfer coefficients and pressure drops of pure refrigerant R22 and non azeotropic refrigerant mixture R407C inside smooth and microfin tubes. To investigate the in-tube flow-boiling, an experimental apparatus was set up. The tests have been carried at constant heat flux uniformly distributed all along the tube length. The effects of the tube geometry, the heat flux and the mass flow rate on the local heat transfer coefficient and the local pressure drops have been studied. The contribution of each boiling mechanism to heat transfer is also investigated. When compared to smooth tube, the microfin tubes exhibit a significant heat transfer enhancement, up to 180 %, with less important pressure drop increase (75 %). In comparison to R22, the R407C heat transfer coefficients and pressure drops of smooth and microfin tubes are 15 at 35 % and 5 at 20 % lower. The best heat transfer enhancement is obtained at law heat flux and mass flow rate. A water-evaporator model has been developed taking into account the experimental laws. Using a micro fin tube allows to reduce from 21 at 40 % the evaporator surface, compared to a smooth tube, respectively.