Etude de l'ébullition en convection forcée des fluides frigorigènes et de leurs mélanges à l'intérieur d'un tube lisse horizontal

Abstract

Ce travail s’intéresse à la détermination du coefficient d’échange et des pertes de pression lors de l’ébullition en convection forcée à l’intérieur d’un tube lisse horizontal des fluides frigorigènes purs HCFC22 et HFC134a et du mélange HFC23/HFC134a à différentes compositions massiques en HFC23. Cette détermination du coefficient est un impératif pour le dimensionnement des échangeurs des machines frigorifiques, des pompes à chaleur et des systèmes énergétiques. Dans le cas des fluides purs, nous avons montré l’importance de prendre en compte les régimes d’écoulement qui prévalent à l’intérieur de la conduite pour améliorer la pression sur la prédiction du coefficient d’échange. Cette approche est la seule permettant de tenir compte du régime dispersé intervenant à titre en vapeur élevé. Nous avons ainsi validé la corrélation de Kattan avec une modification du coefficient d’échange convectif. Dans le cas des mélanges zéotropes, nous avons remarqué une nette dégradation du coefficient d’échange en ébullition convective. Cette décroissance est d’autant plus importante que le glissement de température du mélange est élevé. Nous avons proposé le modèle de Kattan en adaptant au mélange par la prise en compte de nouvelles résistances de transfert de masse. Cette nouvelle approche a été validée par la comparaison des résultats expérimentaux avec la corrélation de Cavallini sous sa forme originale. Par ailleurs, les pertes de pression peuvent être évaluées à l’aide des modèles classiques pour les fluides pur et pour les mélanges.