Caractérisation des performances thermo-hydrauliques de fluides caloporteurs en régimes de convection forcée et mixte dans un écoulement interne

Les changements climatiques et la diminution des énergies fossiles poussent à repenser notre approche de la production et de la consommation d’énergie. Dans ce contexte, les échangeurs thermiques jouent un rôle essentiel dans divers domaines industriels et technologiques. Aussi, le développement de techniques de transfert de chaleur efficaces est devenu important en raison de la demande croissante de refroidissement et de la miniaturisation des composants. Les fluides caloporteurs traditionnels ont des performances énergétiques limitées pour la dissipation de la chaleur dans des systèmes nécessitant une haute dissipation thermique. Une technique d’intensification consiste à modifier les propriétés du fluide caloporteur afin de lui conférer de meilleures propriétés d’échange thermique tout en étant facilement exploitables du point de vue de leur mise en écoulement. Le travail présenté dans cette communication vise à développer un banc d’essai de laboratoire aux conditions thermiques bien contrôlées pour la caractérisation expérimentale des performances thermohydrauliques des fluides caloporteurs en convection mixte ou forcée. Il comprend également une approche de métrologie thermo-fluidique avancée pour mesurer les propriétés thermiques, physiques et rhéologiques des fluides étudiés. L’évaluation des performances sur banc d’essai s’appuie sur une méthode de mesure du coefficient d’échange convectif par thermographie infrarouge développée au sein de l’équipe de recherche. Dans cet article, nous présenterons les résultats de mesures expérimentales réalisées sur notre banc d’essai dans une configuration d’écoulement interne dans un tube circulaire, en régimes de convection forcée et mixte. Les régimes laminaire, de transition et turbulent seront étudiés. Les résultats seront confrontés aux données de la littérature. L’influence de l’établissement thermique et de la nature du régime de convection (mixte ou forcée) sur la performance de l’échange thermique sera analysé.

Article

PDF : download