Infrared Thermography applied to measurement of Heat transfer coefficient of water in a pipe heated by Joule effect

[Departement_IRSTEA]Ecotechnologies [TR1_IRSTEA]SPEEInternational audienceA methodology has been developed based on periodic excitation by Joule effect and infrared thermography measurement. It has been applied to measure heat transfer coefficients of water flowing in a round tube and in a multiport-flat tube. Models were developed to deduce heat transfer coefficient from wall temperature amplitude and heat flux measurement. For the round tube and for the multiport flat tubes, Reynolds number investigated ranges respectively from 2000 to 14000 and from 800 to 10000 and heat flux from 5 W to 29 W and from 10 W to 70 W. The good agreement between experimental and theoretical results has demonstrated the reliability of the methodology. This methodology also present the advantage to require a low heat flux, is not intrusive and fluid independant

Etude rhéologique et thermique d'une boucle de réfrigération secondaire par coulis d'hydrates

14e édition du congrès de la Société française du génie des procédés, Lyon, FRA, 08-/10/2013 - 10/10/2013International audienceLes fluides réfrigérants classiques sont néfastes pour l'environnement en raison de leur potentiel de réchauffement global (GWP), c'est pourquoi leur utilisation doit être réduite. L'une des solutions est d'employer des fluides frigoporteurs diphasiques, comme les coulis d'hydrates, pour transporter le froid. Le travail réalisé a pour objectif d'étudier les propriétés rhéologiques et thermiques des coulis de CO2. Le dispositif expérimental est constitué d'une boucle pilote permettant la circulation des fluides. Les hydrates sont formés par refroidissement à des températures de l'ordre de 275 K et des pressions allant jusqu'à 3 MPa. Les coefficients d'échange thermique locaux et moyens du coulis ont également été évalués par l'utilisation d'un tube chauffant. La rhéologie a montré que le coulis présentait un comportement de type rhéofluidifiant pour des fractions d'hydrates en volume allant jusqu'à 22 %. L'étude thermique a quant à elle montré que le coulis présentait des coefficients d'échange locaux de l'ordre de 2900 W.m-2.K-1 pour une fraction en hydrates de 19 %, ce qui est supérieur à l'eau et légèrement plus élevé que le coulis de glace. Ainsi, ces résultats permettent de mettre en évidence les bonnes capacités du coulis d'hydrates à stocker, à véhiculer et à restituer l'énergie emmagasinée

Amortissement des fluctuations de température d'un fluide circulant dans une conduite circulaire ou annulaire

A digital model to monitor the evolution of a thermic field inside a product flowing in a conditioning circuit has been developed. This model takes into account the circuit inertia, the circuit-product interaction. There is a good correlation between the digital model and the experimental results. / Un modèle numérique permettant le suivi de l'évolution du champ thermique au sein d'un produit traversant un circuit de conditionnement a été élaboré. Ce modèle tient compte de l'inertie du circuit, de l'interaction produit-circuit. On constate un bon accord entre le modèle numérique et les résultats expérimentaux

Phase equilibrium and dissociation enthalpy for semi-clathrate hydrate of CO2+TBAB

The present work investigates equilibrium conditions and dissociation enthalpy of hydrates formed from CO2-TBAB(tetra-n-butylammonium bromide)-water mixtures. Differential Thermal Analysis (DTA) was used for Hydrate-Liquid-Vapour (H-L-V) equilibrium condition determination in a TBAB concentration range from 4.43 to 9.01 wt% and in a CO2 pressure range from 0.3 to 2.5 MPa. The results showed that the presence of TBAB allowed decreasing the formation pressure of CO2 hydrate by approximately 74 and 87% at 283 and 279 K, respectively. Moreover, pressure reductions were dependent on the TBAB concentration. The dissociation enthalpy and the composition of double hydrate formed from 9.01 wt% TBAB solution were determined by both the DTA and Clapeyron equation. The DTA method resulted in 313.2 kJ per kg of hydrate for the dissociation enthalpy and 2.51CO2∙TBAB∙38H2O for composition of the double hydrate. For the use of Clapeyron equation, the volume change was defined by taking into account the gas solubility in the liquid phase. The calculation results showed a discrepancy with the experimental data obtained by DTA, suggesting the limited application of Clapeyron equation in the CO2-TBAB-water system

Rapport Recherche et Innovation TRANSFORM 2023: Département Aliments, produits biosourcés et déchets TRANSFORM

Compilation des faits-marquants Transform 202

Influence de surfactants dispersifs sur les coulis d'hydrates de CO2

National audienceCe travail concerne la caractérisation en boucle dynamique des coulis d'hydrates de CO2 en présence de surfactants en vue d'une valorisation comme fluides frigoporteurs diphasiques. Deux approches ont été retenues pour cette étude : une approche multicritère permettant de caractériser les conditions optimales d'utilisation du surfactant sélectionné ; une caractérisation rhéologique de coulis d'hydrates générés à partir du système eau-CO2-surfactant et une comparaison de ces résultats avec de précédents résultats obtenus sans surfactant

Injection de vapeur dans un liquide en présence d'une accélération centrifuge

This is a study on a heat exchanger by direct injection of vapor in a liquid. The process consists of injecting vapor in an elbow. A centrifugal acceleration is thus created and it can reach 80 times the acceleration of gravity. / L'étude porte sur un échangeur de chaleur par injection directe de vapeur dans un liquide. Le procédé consiste à injecter la vapeur au niveau d'un coude. On crée ainsi une accélération centrifuge pouvant atteindre 80 fois l'accélération de la pesanteur

Enhancement of heat exchanges on a condenser using an air flow containing water droplets

International audienceA study has been carried out on the enhancement of the heat exchanged on a tube and fin exchanger using an air flow containing water droplets. An experimental setup has been used, which consists of a channel where an air flow with droplets is crossing a heat exchanger fed with water. A model representing the heat transfer has been presented and validated using the experimental data. The heat exchange improvement obtained thanks to the injection of droplets in the air upstream to the heat exchanger has been quantified. The cooling of air due to water evaporation upstream to the exchanger and the supplementary evaporation of droplets while impacting or crossing the exchanger leads to an enhanced heat exchange. A gain by a factor up to 3.5 has been observed in the heat flux exchanged in the most favoring case, when comparing the heat flux exchanged using a simple air flow or air containing droplets. No streaming water has been observed in the present study owing to the droplet injection conditions: moderate water flow and droplet size near 25 μm at the injection point

Influence de la position et de l'orientation d'un système de brumisation sur l'efficacité d'un échangeur de chaleur

4th International Conference on Contemporary Problems of Thermal Engineering (CPOTE), Katowice, POL, 14-/09/2016 - 16/09/2016International audienceSpraying water in the upstream air flow of a heat exchanger improves the heat transfer. Two effects are part of this phenomenon: the spray evaporation that decreases the air temperature by adiabatic cooling and the spray impingement on the heat exchanger surface that increases the heat exchanger coefficient. In general, those effects don't apply on the entire heat exchanger surface. So, an experimental study has been carried out in order to compare the influence of several positions and orientations of water spraying on the efficiency of heat transfer. A pilot has been built allowing moving easily the atomizer injecting droplets in air while controlling flow rates, temperatures and humidity. Among the experimental conditions, it has been chosen a low pressure atomizer that produces a hollow cone spray. This choice has been done to keep in the meantime a good atomization (Sauter mean diameter of 50 µm), a low pressure (5 bar) and low water consumption (1 L/h). For each configuration tested, a global and a local study of the system have been made. The global study consists in an overall energy balance. Until now, the best overall energy balance reveals an increase of the heat transfer of 10% for a water flow rate injected of 1 L/h with a heat exchanger power of 5 kW. The local study consists, on one hand, in an energy balance on a pass of the heat exchanger and, on another hand, on the characterization of the impacted surface. The energy balance is based on the microchannels temperatures of the heat exchanger pass. The impacted surface is characterized by the local cooling in the downstream flow of the heat exchanger and a qualitative measure with an infrared camera. With all these results, an optimization of the system has been done and gave the best position and orientation of the atomizer to obtain the maximal heat transfer

Etude des transferts thermiques d'un coulis d'hydrate de CO2 dans une boucle pilote de réfrigération secondaire

Congrès français de thermique, Gerardmer, FRA, 28-/05/2013 - 31/05/2013National audienceL'objectif de ce travail est de présenter les premiers résultats de transfert thermique au sein d'une boucle pilote de réfrigération permettant l'utilisation d'un fluide frigoporteur diphasique le coulis d'hydrates de CO2. Afin de caractériser leurs conditions d'échange thermique, un dispositif dynamique constitué d'un tube chauffant a été conçu et mis au point pour étudier les coefficients d'échange locaux. La méthode de mesure, validée sur l'eau, a permis d'obtenir des coefficients d'échange locaux de l'ordre de 2800 Wm-2K-1 pour une concentration volumique en hydrates de 18 %. Ces résultats sont du même ordre de grandeur que ceux obtenus avec les coulis de glace