Ébullition convective du dioxyde de carbone - étude expérimentale en micro-canal

Abstract

Les préoccupations relatives à la destruction de la couche d\u27ozone et au réchauffement climatique ont suscitées un regain d\u27intérêt pour l\u27usage du dioxyde de carbone comme fluide frigorigène. La présente étude a pour objectif de synthétiser l\u27état des connaissances sur l\u27ébullition convective du CO2 mais aussi d\u27élargir l\u27investigation à des conditions nouvelles. Les données d\u27échanges thermiques disponibles dans la littérature sont analysées en fonction du diamètre du canal et de la température de saturation. Une réflexion est proposée sur les mécanismes physiques, y compris les configurations d\u27écoulement, qui influencent les échanges thermiques et qui leur donnent des caractéristiques particulières. La validité des méthodes de prédiction du coefficient d\u27échange thermique et des pertes de pression est discutée pour le cas du CO2. Du point de vue expérimental, une section d\u27essai a été mise au point pour étudier l\u27évaporation du CO2 dans un micro-canal de 0,529 mm de diamètre. Des mesures de pertes de pression et du coefficient d\u27échange thermique local ont été obtenues principalement pour trois températures de saturation, - 10-5 et 0 C, trois densités de flux thermique, 1020 et 30 kW/m2, et pour des vitesses massiques comprises entre 200 et 1200 kg/m2.s. Les résultats des principales méthodes de prédiction sont comparés à nos mesures et de nouvelles approches corrélatives sont proposées. L\u27évaporation convective (en opposition à l\u27ébullition nucléée) semble jouer un rôle important dans les échanges thermiques. Par ailleurs, une augmentation inattendue du titre de début d\u27assèchement avec la vitesse massique a été observée pour une température de - 10 C