Étude numérique des transferts thermique et massique lors de la condensation d’un mélange en film liquide à l’intérieur d’un tube

Abstract

La condensation des fluides frigorigènes en film ruisselant le long d’un tube vertical avec transfert simultanée de chaleur et de masse présente un grand intérêt pratique dans de nombreux secteurs industriels. Les ruissellements, chauffage et/ou refroidissement, concentration des solutions diluées ainsi que dans la réfrigération. Ce sujet de thèse, a pour objectif de mieux comprendre dans un premier temps, les phénomènes qui caractérisent le transfert couplé de chaleur et de masse lors de la condensation en film liquide de corps pur tels que le R134a et la vapeur d’eau en présence de l’air (gaz non condensable) à l’intérieur d’un tube vertical. Ensuite on s’intéresse à l’étude de la condensation d’un mélange (alcool-alcool, alcool-eau) en présence de gaz non condensable. L’objectif est d’apporter des informations intéressantes en examinant l’influence de différents paramètres des systèmes. Les résultats montrent que, le débit de la vapeur condensée est plus important quand le système opère à faible pression d’entrée. Ceci ce traduit par un taux de condensation important dû à l’augmentation du temps de séjour de la vapeur d’eau pour les faibles pressions d’entrées. La condensation est alors favorisée pour de grandes valeurs de T, de faible pression d’entrée et de faible concentration du gaz non condensable. Le coefficient de transfert de chaleur de la vapeur d’eau est plus important par rapport au coefficient de transfert de chaleur de la vapeur frigorigène R134a. Le taux de la vapeur condenséMr lors de la condensation d’un mélange ternaire est plus important par rapport à la condensation d’un mélange binaire. Cependant, la condensation de la vapeur d’éthanol ou de méthanol est plus influencée par le gaz non condensable. Les transferts thermique et massique lors de la condensation sont mieux favorisés dans le cas de la vapeur d’éthanol ou de méthanol par rapport à la vapeur d’eau en augmentant la fraction massique d’entrée et en réduisant le gaz non condensable à l’interface liquide-vapeur.